виды, классификация, условия применения и расчет

Строительные процессы начинаются с выбора и обустройства основания. Тип выбирается на стадии проектирования, с учетом характеристик почвы и климата в регионе. Популярностью пользуются фундаменты мелкого заложения, глубины котлована которых не более 1-2 м. В их виды входит несколько вариантов. Ниже рассмотрены нюансы и рекомендации оптимального выбора для индивидуального процесса возведения платформ.

Оглавление:

1. Плитный
2. Ленточный
3. Столбчатый
4. Определяем глубину заложения
5. Защита платформы

Условия для закладки малозаглубленных оснований

Чтобы фундамент служил надежной конструкцией для всего объекта, расчет его вида производится исходя из следующих характеристик:

1. Уровень промерзания земельного слоя.
2. Залегание грунтовых вод.
3. Тип почвы – состав и поведение.

Подробнее:

• Оттого насколько суров климат местности, где идет строительство, определяют глубину заложения подошвы фундамента. Это мера позволит выбранному варианту не потрескаться и не деформироваться при минусовых температурах.

Холодные регионы страны не могут располагать качественными жилыми конструкциями, поставленными на платформу мелкой глубины. Тезис актуален при покупке готового жилья.

• Залегание грунтовых вод решающий фактор для выбора основания. При близком к поверхности земли уровне, использование большой глубины для фундамента чревато подтоплением цокольного этажа и как следствие разрушение бетона. В этом случае уменьшение высоты конструкции – необходимое действие.
• Тип почвы и ее «капризность» важные условия для определения мелкого заложения фундамента или более основательного. Пучинистые и плывущие земли не должны стать причиной разрушения или сильной усадки дома. Необходимо обращать внимание и на состав грунта – песчаники или торфяные места потребуют соблюдения для них условий. Пренебрежение такими характеристиками неблаготворно скажется на крепости жилой конструкции.

Описываемые далее, варианты оснований лучше всего подчиняются таким характеристикам. Узнать соответствующие данные местности можно в строительных справочниках для определенной географии либо отдать процесс возведения на откуп компаниям, работающим под ключ – специалист, выезжающий на место, оценит состояние грунта. Описание фундаментов мелкого заложения, а также их виды и условия применения, ниже.

Типы оснований

Все виды платформ могут быть устроены на небольшом расстоянии от поверхности грунта. К ним относят:

1. Плитные.
2. Ленточные.
3. Столбчатые.

Существует и отдельный вид фундамента – свайный, но его устанавливают ниже 3-х м, и он по праву считается вариантом глубокого заложения.

1. Плита. Самая надежная конструкция из всех представленных типов. Представляет собой армированную по всей площади железобетонную плиту. Такой платформе не угрожают климатические и геодезические условия местности. Кроме того, здание на таком основании практически не дает усадки. К недостаткам можно отнести высокую стоимость фундамента – до 50% от всего строительства. В цену входит необходимое участие специализированной техники и количество арматуры.

2. Лента. Популярный вариант в различных возведениях. Представлен двумя конструкциями:

• сборный монолит с выпуском арматуры;
• блочный фундамент с армирующими поясами – верхним и нижним.

Требует нескольких этапов подготовки перед заливкой, а именно:

• выкапывание канавы с точными параметрами под несущие стены;
• устройство щебневой и песчаной подушки, служащими как дренаж;
• армирование.

Чтобы получить мелкого заложения морозоустойчивый фундамент по типу ленты, его придется утеплять стиролами по внутренним стенам. Не обойдется без дополнительной прокладки и цокольный этаж.

В достоинства этого вида входит возможность самостоятельного устройства без найма сил со стороны и снижение стоимости, если сравнивать с плитой. К тому же на ленту есть возможность поставить дома любой конструкции и материала.

3. Столбчатые основания. Рекомендованы для небольших одноэтажных, преимущественно деревянных построек. Представляют собой ямы с железобетонными кольцами, залитые раствором по всем углам будущего строения и его несущих узлов с шагом не более 2-х м. Могут выполняться из кирпича, или асбестобетона фабричным формованием с выпуском арматуры. После установки, столбы обрезаются под уровень, после чего на них устанавливается ростверк.

Непопулярны столбчатые фундаменты мелкого заложения в силу своих недостатков:

• слишком зависят от поведения почвы – уровень после усадки может измениться;
• низ жилого дома становится доступным всем ветрам;
• ограничение в материалах строительства – подбирается облегченный вариант;
• о цокольном этаже или подвале, как полезной площади придется забыть.

Как следует, оценив собственные финансовые и физические возможности, можно выбрать подходящую для собственного строительства платформу либо дать такую задачу специалистам по основаниям в конкретном регионе.

Выбор глубины и устройство песчано-гравийной подушки для фундамента

Проектирование домов под ключ, заранее предусматривает тип основания. Перед устройством конкретного варианта анализируют три параметра:

1. Конструкция готового дома – площадь и материал изготовления. Определение нужно для нахождения максимальной нагрузки на поверхность платформы – кг/м2.
2. Климатические условия местности. При сильных минусовых температурах, есть повод задуматься о надежном углублении во избежание порчи бетона.
3. Состав грунта и уровень влаги. Капризные земли могут стать причиной усадки и дефектов готовой конструкции.

К примеру – в проекте деревянный или шлакоблочный дом площадью 157 м2. Местность обладает глинистым грунтом среднего движения. Средняя температура зимой держится в районе -15-20⁰. Воды залегают ниже 2-х м. Таким образом, наилучшим основанием будет ленточный армированный вариант до 1 м ниже цокольного этажа + дренаж.

Защита платформы

Разные фундаменты могут быть мелкого и глубокого заложения, но ни один из них не обходится без устройства так называемой подушки из песка и/или гравия. Она служит защитой от вредных сточных жидкостей расположенных вблизи промышленных предприятий, способных взаимодействовать с основанием и творить разрушающие процессы относительно химического состава бетона. Каждый слой, ограждающий платформу от влаги, тщательно утрамбовывается, проливается водой и рассчитывается на высоту не менее 15 см. После чего фундамент армируется и заливается. Дренаж обязательно содержит крупнозернистый песок, щебень или керамзит. Можно использовать все три компонента общей высотой до 30 см.

Правильный выбор и устройство платформы для частного или иного вида строительства – залог долговечного и комфортного проживания.

устройство, проектирование и расчет, глубина

Фундаменты мелкого заложения пользуются популярностью у владельцев участков, расположенных в зоне излишне влажных и (или) неустойчивых грунтов. Ведь при должном армировании тела основания такой фундамент может выдержать на себе вес любого строения, не перегрузив грунт под домом.

В данной статье будут рассмотрены варианты обустройства таких фундаментов. Эта информация будет интересна широкому кругу владельцев относительно недорогих участков с проблемными грунтами.

Устройство фундаментов мелкого заложения

Мелкозаглубленные фундаменты не подвержены ни линейной, ни касательной деформации, провоцируемой пучением грунта. Поэтому основания такой конструкции пользуются особым спросом не только у владельцев участков со сложным грунтом. Такие основания закладывают в проект все архитекторы, занятые разработкой каркасных, дачных и малоэтажных строений. Ведь низкий вес самого дома не может нивелировать пучение даже относительно устойчивых грунтов.

Типовое устройство фундаментов под мелкое заглубление предполагает, что в основе конструкции основания всегда находится монолитный каркас, объединяющий все элементы: от опор до ростверка. Ведь только такой  фундамент может противостоять, как постоянным (вес строения,) так сезонным (деформация пучения) нагрузкам.

В итоге, в качестве оснований, пригодных под мелкое заложение можно использовать следующие типы конструкций фундаментов:

• Ленточный вариант.
• Столбчатый вариант.
• Монолитную плиту.

В целом, любой тип основания построен на базе жесткого каркаса, выполненного в виде монолитного цоколя (полый – в случае ленточного фундамента, цельный – в случае плиты) или монолитного ростверка с интегрированными в его структуру вертикальными опорами (столбами).

Причем габариты каждого типа основания определяет только прочностной расчет фундаментов мелкого заложения, который основан на подборе, исходя из веса строения, оптимальной площади контакта основания с почвой. И хотя  максимальная площадь контакта означает минимальное давление, излишние габариты фундамент приведут к неоправданному увеличению сметы.

Поэтому, и прочностные расчеты, и архитектурное проектирование, и конструкция фундаментов мелкого заложения должны быть оптимизированы и взаимоувязаны. Проще говоря: вес дома должен соответствовать площади основания.

Строительство оснований мелкого заложения

Как уже говорилось выше, мелкозаглубленные фундаменты разделяются на ленточные, плитные и столбчатые варианты конструкции основания. Причем каждый тип фундамента строится по своим канонам. И далее по тексту мы попытаемся разобраться с нюансами строительства каждого типа оснований.

Ленточные фундаменты мелкого заложения

Этот вариант конструкции мелкозаглубленного фундамента собирается в траншее, опоясывающей основание по периметру.

Тело основания обустраивается по одной из нижеприведенных технологий:

• Путем цельной заливки основания в опалубку, усиленную двухконтурным арматурным каркасом.
• Путем сборки основания из крупногабаритных блоков с арматурными вставками, объединяющими блоки в единое целое.
• Путем монтажа крупных блоков между двумя армированными стяжками. Причем одна стяжка заливается по дну траншеи, а вторая – обустраивается поверх блоков.
• Путем монтажа блоков, соединяемых верхней, армирующей стяжкой.

И чаще всего ленточный фундамент принимает форму прямоугольника с продольной или поперечной перемычкой, которая усиливает несущую способность основания.

Причем глубина фундамент мелкого заложения в любом случае не превышает 70 сантиметров. А само основание укладывают на песчано-гравиевую подушку толщиной до 40 сантиметров.

В итоге, глубина траншеи под ленточный фундамент не превышает 100-110 сантиметров. Поэтому такие основания можно обустраивать даже на болотистых грунтах или на плывунах со средней глубиной залегания (до 3 метров), границы нестабильного горизонта почвы.

Плитные фундаменты мелкого заложения

Этот тип основания обустраивается в форме монолитной плиты, которая играет роль и ростверка, и цоколя, и опорной поверхности. Такой способ строительства оснований оправдан только в том случае, если дом будет возводиться на очень слабых грунтах. Ведь монолитная бетонная подушка потребует больших затрат.

Сам процесс строительства предполагает заливку готового бетона марки М200 в коробчатую опалубку, вкопанную в грунт на глубину не более 40 сантиметров. Причем, во внутренней части опалубки устраивается дополнительная 20-сантиметровая подушка из песчано-гравиевой смеси, необходимая для полноценного дренирования опорной поверхности.

В итоге, плитные фундаменты углубляются в землю всего на 20 сантиметров. А высота самого фундамента не превышает полуметра.

То есть, на обустройство одного квадратного метра основания уходит ровно полкуба бетона, в чем и заключается причина дороговизны.

Кроме песчаной подушки внутри опалубки находится еще и арматурный каркас, выполненный в виде двух параллельных решеток, разделенных вертикальными стойками. Стойки монтируются в точках пересечения прутьев решетки.

Бетон подается во внутреннюю часть опалубки по желобам и разравнивается вручную. Заливку плиты следует выполнить за один проход, без остановок.

Столбчатый фундамент

Данный вариант конструкции основания используется в случае обустройства фундамента на относительно прочных грунтах со средним уровнем деформации пучения грунта.

Причем столбчатый вариант можно назвать усовершенствованной конструкцией ленточного или плитного основания.

Ведь кроме опор (столбов) погружаемых в землю на 100-110 миллиметров в конструкцию фундамента входит и монолитный ростверк, который может принять форму ленты или плиты.

Столбчатое основание с ленточным ростверком заливается в наземную опалубку, обустроенную над линией шурфов. Причем арматурный каркас заплетает не только пространство между стенками опалубки, но и внутренности шурфов, отрытых или высверленных в грунте с шагом в 200 сантиметров.

Основание с ростверком-плитой заливается в коробчатую опалубку, внутри которой вырыты или высверлены шурфы, расположенные с шагом в 100-150 сантиметров. То есть, внутренности опалубки, как бы расчерчены условной сеткой с метровыми или полутораметровыми ячейками, а шурфы пробиты в точках пересечения линий этой виртуальной решетки. Разумеется, в данном случае, арматурный каркас оплетает и опалубку и шурфы.

Заливка столбчатого основания производится путем подачи бетона (М200 или М150) по желобу, сначала в шурфы, а затем и в опалубку. Причем всю операцию следует выполнить за один проход.

Фундаменты мелкого заложения — проектирование, расчет.

---

Общее описание

Конструкции фундаментов мелкого заложения должны выбираться на основе технико-экономического анализа, с учетом инженерно-геологических условий площадки строительства, а также с учетом производственных возможностей и опыта строительной организации.

При проектировании фундаментов мелкого заложения учитываются требования заказчика, сформулированные в техническом задании и в строительных нормах и правилах.

Конструкции фундаментов должны характеризоваться минимальными затратами на производство, материалоемкости, трудоемкости, энергоемкости и технологичности производства.

Фундаменты мелкого заложения — фундаменты с отношением высоты к ширине подошвы не более 4. Эти фундаменты передают нагрузку от конструкций на грунты основания через подошву.

Фундаменты мелкого заложения возводятся или в открытых котлованах или в отдельных выемках.

В качестве материалов фундаментов применяется:

• железобетон;
• бетон;
• бутобетон;
• каменные материалы;

По форме эти фундаменты разделяются на следующие виды: отдельные, ленточные, сплошные и массивные.

Отдельные фундаменты

Отдельные фундаменты выполняют под отдельные опоры и колонны зданий и сооружений с каркасной конструктивной схемой. Под стены отдельные фундаменты устраивают только при наличии прочных грунтов, когда неравномерность осадок не превышает допустимых значений, т.к. отдельные фундаменты не увеличивают жесткости сооружения.

Отдельные фундаменты могут выполняться в монолитном или сборном варианте.

Фундаменты из бутовой кладки или бетона рассматриваются как жесткие. Они имеют наклонные боковые грани или уступы, расширяясь к подошве фундамента.

При устройстве отдельных фундаментов из железобетона (монолитные, сборные) они проектируются с учетом совместной работы конструкций здания и грунтов основания. Размеры сечений таких фундаментов, количество, площадь и класс арматуры проектируются с учетом требований предъявляемых к железобетонным конструкциям.

С целью оптимизации конструкций фундаментов по стоимости и трудоемкости разработаны различные типы отдельно стоящих фундаментов — буробетонные, щелевые, анкерные фундаменты и пр..

Ленточные фундаменты

Ленточные фундаменты как разновидность фундаментов мелкого заложения применяются для восприятия нагрузок от протяженных элементов конструкций зданий и передачи нагрузок на грунты основания. Ленточные фундаменты могут располагаться независимо друг от друга или взаимоувязаны в перекрестной системе. Перекрестные ленты, как правило, используют для восприятия нагрузок от колонн здания.

В случае расположения прочных грунтов в основании здания возможно устройство прерывистых ленточных фундаментов.

Для устройства сборных фундаментов используют железобетонные плиты (фундаментные подушки) и бетонные блоки.

При необходимости выравнивания осадок или в качестве антисейсмических мероприятий фундаменты усиливают железобетонными поясами расположенными поверх сборных железобетонных блоков.

Сплошные фундаменты

Эти фундаменты также, называют плитными. Их устраивают под всем зданием в виде монолитной железобетонной плиты. При необходимости плитные фундаменты подлежат рассечению системой деформационных швов.

Фундаментные плиты обеспечивают совместную работу надземной и подземной частей сооружения. Эти фундаменты способствуют снижению неравномерных осадок, являются практически водонепроницаемыми, обеспечивают высокую экономическую эффективность за счет технологичности устройства и относительно малых размеров сечений конструкций.

Возможно устройство плитных фундаментов коробчатого сечения, с целью снижения расхода материалов.

Сечения плитных фундаментов рассчитывают исходя из действия изгибающих моментов в двух взаимно перпендикулярных направлениях, а также с учетом продавливающих нагрузок (в зоне опирания колонн).                       

Массивные фундаменты

Массивные фундаменты устраивают в виде жесткого массива под небольшие в плане сооружения (устои мостов, дымовые трубы, мачты и пр.).

Как правило эти фундаменты выполняют в железобетонном исполнении. Часто, для экономии материалов, при бетонировании, закладывают пустотообразователи. Возможно комбинированное решение с устройством анкеров — используется для восприятия значительных опрокидывающих нагрузок.

Расчет фундаментов мелкого заложения

Нагрузки и воздействия

Все расчеты фундаментов производятся на расчетные значения нагрузок. Нагрузки и воздействия определяются расчетом исходя из совместной работы сооружения и основания. Пример из практики описания и расчета нагрузок и воздействий на фундаменты.

Характеристики грунтов оснований

К основным характеристикам грунтов оснований используемых в расчетах относят прочностные и деформационные характеристики:

• угол внутреннего трения;
• удельное сцепление грунта;
• предел прочности на одноосное сжатие скального грунта;
• модуль деформации;
• коэффициент поперечной деформации;

Также возможно использование других характеристик:

• удельные силы пучения;
• коэффициент жесткости основания и пр..

Характеристики грунтов оснований определяются в процессе инженерно-геологических изысканий по результатам полевых и лабораторных испытаний грунтов.

Все расчеты производятся на расчетные значения прочностных и деформационных характеристик.

Подземные воды

В расчетах фундаментов мелкого заложения в обязательном порядке учитываются гидрогеологические условия площадки строительства:

• сезонные и многолетние колебания уровня грунтовых вод;
• изменения уровня грунтовых вод в силу техногенного воздействия;
• значения высоты капиллярного подъема грунтовых вод;
• агрессивное воздействие грунтовых вод по отношению к конструкциям фундаментов.

В процессе проектирования фундаментов также, производится оценка влияния строительства на гидрогеологические условия площадки.

Глубина заложения фундамента

От глубины заложения фундамента зависят многие факторы строительства сооружения — технология производства, экономическая эффективность строительства, величина осадок или подъема (в силу морозного пучения) фундаментов, долговечность конструкций и пр.

На глубину заложения фундамента в значительной мере влияют инженерно-геологические условия площадки, а именно прочность и сжимаемость грунтов.

При определении глубины заложения фундамента обычно придерживаются общих правил:

• минимальная глубина заложения фундамента принимается не менее 0.5м от спланированной поверхности территории;
• врезка фундамента в несущий слой должна быть не менее 15см.;
• подошва заложения по возможности, должна быть выше уровня грунтовых вод;
• все фундаменты здания или сооружения по возможности, необходимо закладывать на одном типе грунта или на грунтах с близкой прочностью и сжимаемостью.

Часто глубина заложения фундамента определяется по условию сезонного промерзания грунтов, которая зависит от типа, вида и разновидности грунта, и определяется в зависимости от нормативной глубины сезонного промерзания. Нормативная глубина сезонного промерзания приводится в нормативной документации и устанавливается по результатам многолетних наблюдений за фактическим промерзанием.

При определении глубины заложения фундаментов также, учитывают конструктивные особенности сооружения: наличие подвальных и цокольных этажей, наличие приямков под технологическое оборудование, глубину расположения подземных коммуникаций, глубину расположения фундаментов близстоящих зданий и сооружение и пр..

Фундаменты здания или сооружения, как правило, закладывают на одном уровне с фундаментами существующих строений. Если это требование не удается соблюсти в процессе проектирования, то необходимо разрабатывать дополнительные инженерно-технические мероприятия.

Подземные коммуникации должны быть (по возможности) расположены выше отметки заложения фундаментов. Это позволяет избежать увеличения давления на конструкции коммуникаций, опирания фундаментов на насыпной грунт траншей прокладки коммуникаций, замены и ослабления грунтов основания в случае необходимости замены подземных коммуникаций.

Часто при определеннии глубины заложения фундаментов приходиться учитывать другие требования участников строительства, например, возможность изменения объемно-планировочного решения подземной части здания в процессе его эксплуатации.

Проектирование фундамента мелкого заложения

В процессе разработки проекта фундамента мелкого заложения в том числе, приходится устанавливать форму фундамента.

Форма фундамента часто, определяется геометрической конфигурацией здания или сооружения (круглая, кольцевая, квадратная и пр.).

Предварительные размеры фундамента рассчитывают из условия при котором среднее давление под подошвой фундамента не должно превышать расчетное сопротивление грунта. Где давление под подошвой является функцией действующих нагрузок на фундамент и площадью фундамента. Расчетное сопротивление грунта зависит от геометрических размеров фундамента, от механических характеристик грунтов основания и от глубины заложения фундамента.

Подобрав предварительно форму и размер фундамента выполняют расчет осадок фундаментов здания. Осадка основания фундамента не должна превышать предельных значений осадки указанных в нормативных документах.

При этом совместная деформация основания и сооружения может характеризоваться:

• осадкой или подъемом основания фундамента;
• средней осадкой;
• относительной разностью осадок;
• креном фундамента;
• относительным прогибом или выгибом;
• кривизной изгибаемого участка;
• относительным углом закручивания;
• горизонтальным перемещением фундамента.

В расчете осадок фундаментов аналитическим методом, наиболее популярны метод послойного суммирования и метод эквивалентного слоя.

По методу послойного суммирования полную осадку основания определяют как сумму осадок отдельных слоев грунта, в пределах сжимаемой толщи.

Метод эквивалентного слоя учитывает такие составляющие как жесткость и форма фундамента, нормальные напряжения в толще линейно деформируемого грунта по основным направлениям.

Наиболее достоверные результаты расчетов напряжений и деформаций оснований и фундаментов получаются на основе численных решений конечно-элементных моделей, с учетом физической и геометрической нелинейности.

Накопленные и проанализированные данные в процессе проектирования, а также принятые технические решения отражаются в проекте фундамента.

< Проектирование фундаментов

 

Фундамент мелкого заложения — Портал о цементе и бетоне, строительстве из блоковПортал о цементе и бетоне, строительстве из блоков

Дата: 16.06.2014

Ни для кого не будет открытием, что основой любого здания является фундамент. Сегодня разработано и используется множество самых разнообразных видов. Наиболее распространенными и популярными среди индивидуальных застройщиков в нашей стране являются фундаменты мелкого заложения (ФМЗ). Далеко не всегда их использование оправдано, так как существуют как климатические, так и геологические зоны и участки где удобней и практичней применять несущие конструкции глубокого заложения. При каких условиях будет оптимальным строительство мелкозаглубленного основания, а также существующие его виды и типы, более детально рассмотрим в этой статье.

Что это такое?

Все фундаменты могут быть мелкого и глубокого заложения. При этом к мелкозаглубленным (до 1-2 метров от поверхности почвы) относят такие виды оснований:

• ленточные, возводимые на подушке из песка в специально подготовленных траншеях;
• плитные;
• столбчатые;
• монолитные.

К фундаментам глубокого заложения, заглубленных ниже 3 метров от поверхности почвы, относятся свайные.

Как правило, ФМЗ применяются на участках с выявленным проблемным грунтом, например, пучинистым. Представляют собой раму, довольно жестко армированную. При пучении грунта под ней, она равномерно, без деформаций и разрушений «ходит» вверх и вниз вместе со всем домом. Далее детально рассмотрим описание фундаментов мелкого заложения, а также их виды и условия применения.

Разновидности ФМЗ

Ленточный

Является наиболее популярным в дачном строительстве, а также у индивидуальных застройщиков ведущих строительные работы собственными силами. Используется он как для строительства деревянных, так и более тяжелых каменных сооружений. Такая мелкозаглубленная конструкция — это равномерно нагруженная стенами сооружения непрерывная полоса бетона. Возможно несколько вариантов ее строительства:

• железобетонная блочная с верхним армирующим поясом;
• ж/б блочная с нижним и верхним армирующими поясами;
• монолитная с двумя арматурными поясами;
• сборно-монолитная с выпусками арматуры.

Столбчатые ФМЗ

Может быть применена как при строительстве деревянных, брусовых, кирпичных, так и каменных зданий. Состоит она из столбов, которые устанавливаются под каждым углом дома, а также в местах соединения внутренних и наружных стен. «Шаг» между столбами не должен превышать 2 метров.

Для возведения мелкозаглубленного столбчатого основания делают котлован, глубина которого должна быть около 1 метра, после чего в него укладываются кольца из железобетона, уплотняемые впоследствии песком и закрываются бетонными плитами. Ростверк монтируют на эти плиты.

Плитный ФМЗ

Выстраивается как плита из железобетона, толщиной от 20 до 30 см, на которой и возводится здание. Этот вид схож с ленточным. Главное различие состоит в жестком армировании всей плоскости плиты, амортизирующей любые нагрузки связанные с движением грунтов.

Монолитный фундамент

Наиболее надежный, который может быть использован на любых типах почв, кроме участков, имеющих уклоны. Все участки соединены в одну жесткую раму, равномерно передающую все нагрузки на площадь подошвы, что значительно снижает их негативное воздействие.

Недостатком является большие затраты материальных и трудовых ресурсов, а также довольно трудоемкий подготовительный процесс.

Специфика расчета

Прежде чем начать определение мелкого заложения, необходимо выяснить какой грунт находится на участке, а также как высоко находятся подземные воды. Получив подробную информацию по этим вопросам можно выбрать наиболее подходящую несущую конструкцию и произвести расчет.

Для определения необходимой высоты фундамента используется полученное значение площади подошвы, обычно высоту берут в два раза больше чем ширину.

Определение параметров подошвы фундамента

Определение глубины заложения подошвы фундамента зависит от глубины промерзания грунта в регионе строительства в холодные сезоны. Подобная информация есть в большинстве строительных справочников. Кроме того, это значение зависит от степени пучнистости грунта и уровня залегания подземных вод.

При проведении расчетов первоначально задаются предварительные размеры основания, такие как высота и ширина подошвы, исходя из предполагаемых особенностей дома.

В том случае, если в результате исследований участка было выявлено наличие высокого уровня грунтовых вод, то оценку характеристик грунта и расчет несущей конструкции лучше доверить специалистам, чтобы не получить дополнительных финансовых и нервных нагрузок.

При определении высоты основания важно помнить, что для любого фундамента делается подушка из песка или гравия, высотой от 10 до 20 см. Учитывая это, следует делать котлован глубже на высоту подушки.

Если планируется мелкого заложения морозоустойчивый фундамент на участке с грунтовыми водами, то следующая таблица поможет сориентироваться, какой лучше выбрать:

Вид почвы	Характеристики	Нагрузка на основание кг/м2	Рекомендуемый тип МФЗ при уровне грунтовых вод
			Менее 2 метров	Более 2 метров
Скальные и полускальные, а также крупнообломочные породы	Почти не пучинистые, слабо-пучинистые	<40	столбчатый
		>40	ленточный
Плотные и средней плотности пески разных фракций	Слабо-пучинистые	<40	столбчатый
		>40	столбчатый
		>120	ленточный
Глинистые грунты с прослойками мелкого и пылеватого песка, до глубины в 5-6 метров	Средне-пучинистые	<30	столбчатый
		<120	ленточный
		>120	плиты, забивные блоки	ленточный
Рыхлые глинистые грунты и пески	Сильно-пучинистые	<100	ленточный
		>100	плиты, забивные блоки	ленточный
Глинистые грунты с пластичностью >0,75	Сильно и чрезмерно пучинистые	<80	ленточный
		>80	плиты, забивные блоки	ленточный

Фундамент мелкого заложения: история, особенности, принцип работы

Если вкратце охарактеризовать мелкозаглубленный фундамент, то можно ограничиться следующей фразой: глубина заложения меньше глубины промерзания грунта. Это звучит немного абсурдно, особенно для, кто разбирается в строительстве.

Истоки фундамента мелкого заложения

Сначала данная идея не была принята с воодушевлением. Возможно, потому, что воспринималась исключительно в качестве нового способа поменьше сделать работы, получив при этом побольше денег. Отчасти это вызвано тем, что многие строители, кичась своим огромным опытом, не принимали во внимание то, что грунт, количество осадков и климат на разных территориях абсолютно разные, и что подходить к вопросу выбора фундамента нужно обязательно с учетом этих факторов.

Права мелкозаглубленного фундамента на жизнь отстаивали многие инженеры-конструкторы, архитекторы и строители. На сегодняшний день фундамент мелкого заложения и принципы закладки научно обоснованы и надежны (при условии полного соблюдения всех инструкций). Именно поэтому при постройке дома нужно ориентироваться на расчёты и планы профессионалов, а не на слова знакомого Вашего соседа и т.п.

Принципы работы фундамента мелкого заложения

Сила, с которой дом давит на фундамент, должна уравновешиваться силами пучения грунта. То есть если дом слишком легкий для выбранного типа фундамента (к примеру, деревянный или каркасный), то основание будет просто выдавливаться из земли, что неминуемо приведет к перекосу и деформации здания. Именно поэтому проведение лишних работ для того, чтобы увеличить глубину закладки грунта, абсолютно бессмысленно: силы противодействия не компенсируются, что, соответственно, выливается в лишние кубометры вынутой земли и залитого бетона, лишние стройматериалы для опалубки (доски и фанера). Тогда родилась эта идея – создать фундамент мелкого заложения. Суть его в том, чтобы минимизировать площадь тех стен фундамента, на которые сильно воздействует сила пучения почвы, и уравновесить всю конструкцию общим весом постройки.

Достоинства фундамента мелкого заложения

Из вышесказанного следует, что во-первых, ФМЗ будет более экономичным вариантом, нежели глубокозаглубленный фундамент. Для него требуется меньшее количество стройматериалов и земляных работ, что выгодно отражается на итоговой цене закладки.

Во-вторых, для многих типов построек и видов грунта может подойти только этот тип фундамента – другие просто не справятся со своей функцией.

Фундаменты мелкого заложения

§35. Конструкции фундаментов

Типы фундаментов и область их применения. Фундаменты мелкого заложения сооружают в котлованах, отрытых на проектную глубину. В зависимости от конструктивных особенностей фундаменты мелкого заложения подразделяют на ленточные и плитные. В свою очередь фундаменты указанных типов могут быть монолитными, изготовляемыми полностью на месте постройки (в котловане), и сборными, монтируемыми из бетонных или железобетонных блоков, изготовленных на заводе или полигоне, и устанавливаемыми кранами в готовом виде на место. Промежуточное положение занимают сборно-монолитные конструкции, состоящие из сборных элементов, омоноличиваемых на месте постройки бетоном.

Рис. 7.1. Типы фундаментов:
а — ленточный; б — в виде плиты; в — массивный; 1 — фундамент; 2— подпорная стена; 3 — колонна; 4 — тело опоры

Фундаменты каждого типа имеют свою область рационального применения. Ленточные фундаменты, длина которых значительно превышает их ширину, возводят под стены зданий, подпорные стены (рис. 7.1, а), водопропускные трубы под насыпями автомобильных и железных дорог и т. п. Сплошные фундаменты в виде железобетонной плиты устраивают под всем зданием или сооружением либо под группой опор. Фундамент в виде плиты имеет мало отличающиеся длину и ширину и в несколько раз меньшую высоту (рис. 7.1, б). Фундамент, длина и ширина которого примерно одинаковы, а высота больше ширины или лишь немного меньше ее, называют массивным. Чаще всего массивные фундаменты применяют под отдельно стоящие значительно нагруженные опоры или сооружения, например, опоры мостов (рис. 7.1, в), несущие колонны промышленных зданий и т. п.

Рис. 7.2. Схема развития фундамента:
а — устройство уступов; б — придание фундаменту формы усеченной пирамиды

Выбор формы фундамента. Сопротивление нескального (а часто и скального) грунта значительно меньше сопротивления материала фундамента. В связи в этим площадь подошвы фундамента должна быть больше площади, по которой фундамент воспринимает нагрузку от сооружения. Увеличения площади подошвы (развития фундамента) достигают устройством уступов (рис. 7.2, а) или приданием фундаменту формы усеченной пирамиды (рис. 7.2, б). Если прямые 1—2, характеризующие развитие фундамента, составляют с вертикалью углы а, меньшие 30°, то фундамент считают жестким, в противном случае он является гибким. Предельное значение угла а, равное 30°, установлено для фундаментов опор мостов в соответствии со СНиП 2.05.03—84. Для фундаментов промышленных и гражданских сооружений и зданий предельное значение угла а может составлять от 26 до 40° в зависимости от материала фундамента.

В жестких фундаментах от изгиба возникают небольшие растягивающие напряжения, поэтому их можно выполнять из материалов, плохо сопротивляющихся изгибу, например из бутовой кладки, бетона и т. д. Жесткие фундаменты на прочность обычно не рассчитывают. Гибкие фундаменты рассчитывают на прочность и выполняют из железобетона, хорошо сопротивляющегося изгибу.

По высоте фундамента устраивают уступы (выступы). В фундаментах опор мостов их ширина в каждую сторону может достигать 1 м, а высота колеблется от 1 до 2 м. Наличие этих уступов позволяет при несколько смещенном против проекта расположении фундамента в плане обеспечить проектное расположение сооружения.

Рис. 7.3 сопоставление гибкого 1 и жесткого 2 фундаментов

Несмотря на то, что стоимость 1 м³ железобетона выше, чем бетона и бутовой кладки, применение гибких фундаментов часто оказывается экономически целесообразным. Это связано с тем, что при гибком фундаменте удается достичь необходимого развития подошвы на значительно меньшей глубине, чем при жестком фундаменте (рис. 7.3), и в результате объем кладки и глубина котлована при гибком фундаменте получаются значительно меньшими. Возможность уменьшения глубины котлована часто устраняет необходимость выполнения при его разработке водоотлива.

Устройство фундамента мелкого заложения — как сделать правильно

Уменьшение глубины заложения фундаментов позволяет в ряде случаев сэкономить существенные средства. Устройство фундаментной плиты без заглубления и вовсе позволяет убить одним выстрелом двух зайцев – не связываться с рытьем котлована и возведением подземной части стен, а также получить прочное основание для устройства пола первого этажа.

Но, если всё так хорошо, почему фундаменты мелкого заложения до сих пор не вытеснили «обычные»?

Зачем вообще заглублять фундаменты?

В классическом случае глубина заложения фундаментов соответствует глубине промерзания грунта. По ссылке: https://rems-info.ru/dowloads/SP131.xlsb – можно бесплатно скачать калькулятор расчета глубины промерзания грунтов (города России и СНГ) с климатическими картами. В этом случае резко ограничено проникновение холода в подполье первого этажа, исключено пучинистое воздействие грунта на подошву фундамента. Напомним, что морозное пучение это свойство водонасыщенных мелкодисперсных (глинистых, суглинистых) грунтов набухать при замерзании.

Очевидно, что для устройства фундамента мелкого заложения необходимо решать два вопроса: нивелирование сил морозного пучения, утепление.

Нивелирование сил морозного пучения

В случае наличия на строительной площадке пучинистых свойств грунта для устройства фундамента мелкого заложения обычно рекомендуют устройство подсыпки не пучинистым материалом, изолирующей фундаменты. Данные рекомендации подробно описаны в ВСН 29-85 «Проектирование мелкозаглубленных фундаментов малоэтажных сельских зданий на пучинистых грунтах».

Схема устройства изоляции фундамента от пучинистых грунтов.

Изоляцию фундамента следует выполнять по всей его поверхности, то есть не только снизу, но и по вертикальным граням.
В качестве непучинистого грунта лучше всего применить песок крупной или средней зернистости. В условиях сезонного появления так называемой «верховодки» (грунтовой воды, выклинивающейся на поверхность) понадобится устройство дренажа вокруг здания во избежание заиливания противопучнистой подсыпки. В противном случае через несколько сезонов подсыпка может приобрести пучинистые свойства.

Утепление фундамента и отмостки

Утепление фундамента мелкого заложения является критически необходимым. Утепление позволит не только избежать проникновения холода из-под пола, но и исключить причину пучения. Последнее не возможно при плюсовых температурах.
Граничная глубина промерзания грунта обуславливается не только температурой наиболее холодной пятидневки в регионе строительства, но и наличием расплавленной магмы в центре планеты. При отсутствии тепла глубоко под землей сезонное промерзание грунта было бы куда сильнее, вплоть до невозможности возникновения жизни на Земле. Это обстоятельство обуславливает прямую целесообразность утепления отмостки вокруг здания – оно не позволит промерзнуть грунту вокруг малозаглубленного фундамента и проникнуть под него.

1-монолитный фундамент, 2-стеновая кладка, 3-основание пола, 4-песчаная подсыпка, 5-утеплитель, 6-гидроизоляция, 7-обратная засыпка, 8-отмостка.

В качестве утеплителя в данном случае допускаются только гидрофобные материалы, не впитывающие влагу и имеющие высокие прочностные показатели. Наилучшим образом из распространенных материалов подходит ЭППС – экструдированный пенополистирол, часто называемый «твердым пенопластом». Его можно закладывать даже под фундаментные плиты легких зданий.

Утепление пола и температурный режим

Основная сложность при устройстве фундаментов мелкого заложения заключается в поиске баланса между утеплением пола и температурным режимом в зимний период. Это критически важно для холодных регионов при наличии подвала.

При устройстве фундамента мелкого заложения необходимо исключить промерзание грунта не только под фундаментом, но и под полом.

Очень часто встречается мнение, что при утеплении отмостки и вертикальных граней подземной части здания утепление пола можно не выполнять, или выполнять небольшой толщиной. Якобы грунтовый массив, под зданием впитав в себя тепло, сам выполняет функцию утеплителя. Но представим себе ситуацию, когда по некоторым причинам построенный дом не вводится в эксплуатацию в первый же зимний сезон. При отсутствии полноценного утепления под полом и при выключенном отоплении может произойти промерзание, так как единственный источник тепла будет находиться глубоко под землей. Утепленные стены, перекрытия и крыша в виду не герметичности здания едва ли могут гарантировать плюсовую температуру в помещении при сильном морозе на улице. Посещая зимой, дачный домик с выключенным отоплением Вы же не ожидаете внутри плюсовую температуру, не так ли?

Таким образом, главной опасностью для здания с фундаментом мелкого заложения является промерзание сквозь наружные стены строения. Во избежание пучения грунта под полом необходимо либо обеспечить зимой в помещениях плюсовую температуру, либо обеспечить утепление пола тем же термическим сопротивлением, которое требуется для стен в регионе строительства. Причём второй вариант, пожалуй, предпочтительнее – снизятся энергозатраты на прогревание грунтового массива под зданием, в зимний период при отсутствии отопления температура грунта под зданием будет равномерной. При «частичном» утеплении пола с поддержанием плюсовой температуры возможно промерзание в углах здания, как в наиболее уязвимой зоне.

Шведский опыт

В подтверждение выше сказанного, рассмотрим температурные диаграммы из отчёта шведских специалистов, изучавших опыт строительства частных домов на незаглубленных плитах в самой Швеции. Рассматривался регион с глубиной промерзания 2,3м. Проводились исследования при толщине утеплителя в полу 10см, 20см и 30см. В результате были получены следующие температурные диаграммы:

Граница грунтовой толщи с температурой -1°С без утепленной отмостки.

Как видно из рисунка, в условиях отсутствия утепленной отмостки при большой толщине утеплителя тепловой режим здания не может полностью прогреть грунтовую толщу. Промерзание грунта заходит под пятно здания. Мощное утепление пола (с точки зрения сбережения тепла внутри земли) не спасает углы здания от мороза на поверхности. И наоборот, при незначительном утеплении пола в случае включенного отопления промерзание за счёт существенных энергозатрат на отопление не происходит.

Рассмотрим следующую диаграмму:

Граница грунтовой толщи с температурой -1°С при наличии утепленной отмостки.

В этом эксперименте под пятном здания заложен утеплитель толщиной 0,3м, под отмосткой – 0,1м. Ширина утепления отмостки принималась равной 0м, 0,6м, 1,2м. Полученная диаграмма наглядно показывает эффективность утепления отмостки. При ширине утепления 0,6м и 1,2м при прочих равных условиях (по отношению к предыдущему эксперименту) промерзание грунта не заходит под пятно здания.

В нашей стране распространение фундаментов мелкого заложения только начинает использоваться массово из-за отсутствия опыта такого строительства. В нормативных строительных документах требований к устройству утепленных фундаментов на сегодняшний день не существует.

Так что в итоге? Как правильно устраивать незаглубленный фундамент?

Устройство фундаментов мелкого заложения, можно разделить на две категории – методом изоляции фундамента от сил пучения, методом исключения пучения с помощью утепления. Подведём краткий итог по каждому варианту.

Изоляция песчаными подсыпками – это решение прошлого века. Решая вопрос воздействия сил пучения на фундаменты не решается вопрос энергозатрат на обогрев промерзающего пола. Применение подсыпок из дренирующего материала (щебень, гравий) целесообразно в случае сложных гидрогеологических условий (сезонная верховодка) в комплексе с водоотведением. При относительно глубоком уровне грунтовых вод использование непучинистых грунтов в качестве основания можно порекомендовать для сильно и чрезмерно пучинистых грунтов. При умеренной пучинистости допустимо опирание фундамента на коренной грунт, при условии полного (см. ниже) утепления. В этом случае целесообразно выполнить обратную засыпку пазух траншей (котлована) непучинистым грунтом с целью снижения риска деформации отмостки.

Современные гидрофобные теплоизоляционные материалы с высокими прочностными показателями дают возможность устройства фундаментов мелкого заложения на пучинистых грунтах. Во избежание риска деформации углов строения, а также промерзания подпольного массива грунта в случае ни введения объекта в эксплуатацию в зимний период, необходимо выполнять полное утепление цокольной части здания. Вся площадь пола, непосредственно фундаменты (если речь идет не о плите), цокольная часть стен и отмостка должны быть неразрывно утеплены. Термическое сопротивление R такого утепления должно быть идентичным требованиям, выдвигаемым для стен в регионе строительства. Ширину утепления отмостки можно принять равным не менее глубины промерзания. При существенном уровне пучинистых свойств коренного грунта – 1,5 глубины промерзания (желательно).

Опыт строительства в Швеции, Финляндии, Гренландии и не только обуславливает допустимость устройства практически незаглубленных фундаментных плит под легкие дома. Для этого выполняется срезка растительного слоя, выравнивание площадки строительства подсыпкой из песка, укладка жесткого гидрофобного утеплителя (экструдированного пенополитсирола) под всем пятном здания, утепление отмостки по всему периметру здания.

В случае строительства на фундаменте мелкого заложения легкого дома из газоблоков особенно критичным является правильное армирование кладки стен.

Фундаменты и их типы — Фундаменты мелкие и глубокие

Что означает фундамент?

Фундамент — это часть здания, которая находится в непосредственном контакте с землей, чтобы передавать и распределять нагрузки от здания на достаточной площади почвы с минимально допустимой осадкой.

Фундамент мелкого заложения:

Фундаменты неглубокого заложения: Фундаменты, в которых укладываемый слой ландшафта находится близко к поверхности земли и принимает на себя строительные нагрузки, на которых будет возводиться строительство.

Типы фундаментов мелкого заложения:

1. Ленточный фундамент

Это фундамент, полностью уходящий под стены здания.

2. Изолированная опора

Это опоры, устанавливаемые отдельно под колоннами, каждая опора принимает на себя сосредоточенную нагрузку колонны и распределяет ее по большей площади, так что нагрузки на грунт не превышают допустимую несущую способность грунта.

3. Комбинированный фундамент

Это опоры, устанавливаемые под каждыми двумя или более колоннами здания, каждая опора принимает на себя сосредоточенную нагрузку двух колонн и распределяет ее по большей площади, так что нагрузки на грунт не превышают безопасную несущую способность грунта.

4. Плотный фундамент

Это тип фундамента, который размещается на всей поверхности земли под зданием и служит единой основой для строительства здания.

Этот тип фундамента используется в случае слабого грунта, так что общая нагрузка на здание будет распределяться по большей площади, или там, где колонны расположены очень близко друг к другу, использование изолированного основания приведет к касанию основания, которое невозможно.

Типы плотного фундамента:

1. Плот из гладкого бетона большой толщины, на котором укладывается изолированное основание.

2. Большая толщина железобетона, на который непосредственно опираются колонны.

3. Плот из армированных плит и балок (Перевернутая плита).

Фундамент глубокого заложения:

В случае, если конструкция с высокими нагрузками и поверхностные слои почвы не могут ее выдержать, необходимо прибегать к глубоким фундаментам, где нагрузки надстройки передаются на глубокий слой почвы с большей способностью выдерживать нагрузки.

Типы фундаментов глубокого заложения:

1. Фундамент колодцев

Фундамент колодца — это фундамент из простого бетона с большой высотой, который впадает в колодец, который пробурен для достижения глубокого слоя почвы, а затем укрепленные основания сооружения размещаются над этими фундаментами.

2. Сваи

Свая — это длинный цилиндр или квадрат из прочного материала (дерева, бетона или стали), который будет вдавливаться или заливаться в почву, чтобы конструкции могли поддерживаться наверху.

Сваи обычно используются в следующих случаях:

1. Почва настолько непрочная, поэтому мы используем сваи под усиленным основанием надстройки, чтобы переносить их нагрузку на слой почвы на большой глубине с возможностью нести нагрузки надстройки.
2. Когда здание подвергается сильным сосредоточенным нагрузкам, например, в многоэтажных зданиях.

Типы свай:

Сваи по материалу делятся на:

1- Деревянные сваи

2- Металлические сваи

3- Бетонные сваи

Сваи по способу передачи нагрузок делятся на:

1. Концевые опорные сваи
2. Сваи фрикционные

3.Кессоны

Это огромные глубокие фундаменты разных форм и размеров

Факторы, определяющие проектирование фундаментов:

Проектирование фундамента означает определение его типа (мелкий или глубокий фундамент) и его размеров, а также арматуры.

Факторы, определяющие проектирование фундаментов:

1- Значение нагрузок, которые фундамент передает на грунт.

2- Несущая способность почвы.

3- Характеристики используемой железобетонной стали.

Факторы, определяющие выбор подходящего типа фундамента для здания:

1- Высота здания:

Чем выше высота здания, тем больше сосредоточены нагрузки на почву. Логично, что тип фундамента, подходящий для малоэтажных домов, не подходит для высоких.

2- Назначение здания (жилое, административное, складское):

Назначение здания определяет количество нагрузок в нем и, следовательно, нагрузки, передаваемые от него на фундамент. Например, складские здания и многоэтажные автостоянки считаются более загруженными, чем административные здания, которые, в свою очередь, считаются более загруженными, чем жилые дома.

3- Тип почвы:

Существует так много типов грунтов, которые могут выдерживать высокие нагрузки, такие как каменная или каменистая почва, и других типов, которые несут меньшие нагрузки, например, песчаные или глинистые почвы.Подходящий фундамент для здания различается в зависимости от типа почвы на участке.

Разница между мелким и глубоким фундаментом | Что такое Foundation

Что такое фонд?

Фундамент — это элемент конструкции, который соединяет его с землей и передает нагрузки от конструкции на землю .

Проектирование фундаментов — это применение механики грунтов и горных пород (Геотехническая инженерия) при проектировании элементов фундамента сооружений.

Типы фундаментов

Ниже приведены различных типов фундаментов , используемых в строительстве:

Фундамент неглубокий

Ниже приведены различных типов фундаментов мелкого заложения , используемых в строительстве:

• Отдельные опоры
• Комбинированные опоры
• Ленточный фундамент
• Плот или мат Фундамент
• Фундаменты с раздвижными опорами,
• Фундамент перекрытия,
• Падовые фундаменты,
• Фундамент траншеи из щебня
• Фундаменты с мешком с землей

Также прочтите: Что такое свежий бетон | Свойства свежего бетона

Глубокий фундамент

Ниже приведены различных типов глубоких фундаментов , используемых в строительстве:

• Фундамент свайный
• Фундаменты кессонов
• Фундаменты цилиндров
• Подвалы Фундаменты
• Фундаменты с пустотелыми коробками (плавучие плоты)
• Фундамент вала

Определение неглубокого фундамента

Неглубокий фундамент — это тип фундамента, который передает строительные нагрузки на землю очень близко к поверхности , а не на подповерхностный слой или диапазон глубин , как это делает глубокий фундамент.

Фундаменты мелкого заложения включают в себя фундаменты с раздельными опорами, фундаменты из матовых плит, фундаменты из плит на уровне грунта, подушечные фундаменты, фундаменты из каменных траншей и фундаменты из земляных мешков.

Фундаменты неглубокого заложения строятся там, где слой почвы на небольшой глубине способен выдерживать структурные нагрузки. Глубина неглубокого фундамента обычно меньше его ширины .

Может использоваться там, где несущая способность грунта, на котором должна быть возведена конструкция, максимальна, тогда можно использовать мелкий фундамент.Минимальная глубина этого фундамента составляет 800 мм, а максимальная глубина не должна превышать 4 метров.

Также прочтите: Различия между строительным швом и деформационным швом | Типы подвижных суставов | Зачем нужен подвижный шов в бетоне

Определение глубокого фундамента

Глубокий фундамент — это тип фундамента, который передает строительные нагрузки на землю дальше от поверхности, чем мелкий фундамент на подземный слой или диапазон глубин .

Глубокий фундамент требуется для того, чтобы выдерживал нагрузки от конструкции через слабые сжимаемые грунты или насыпал на более сильные и менее сжимаемые грунты или породы на глубине , или по функциональным причинам .

Глубокие фундаменты залегают слишком глубоко под подготовленной поверхностью грунта , чтобы на их несущую способность могли влиять состояния поверхности , это обычно на глубине > 3 м ниже готового уровня грунта .

Насколько глубоки основы?

Слова «мелкий» и «глубокий» относятся к глубине грунта, на котором сделан фундамент. . Неглубокие фундаменты могут быть построены на глубине всего 3 фута (1 м ), в то время как глубоких фундаментов могут быть сделаны на глубинах 60-200 футов (20-65 м) .

Разница между мелким и глубоким фундаментом

Старший №	Деталь	Фундамент мелкого заложения	Глубокий фундамент
1	Значение	«Мелкая» означает небольшую глубину.	Глубокий означает простирание далеко от точки отсчета, особенно вниз. Идет далеко вниз от вершины или поверхности
2	Определение	Фундамент, который размещается у поверхности земли или передает нагрузки на небольшой глубине, называется фундаментом неглубокого заложения.	Фундамент, который закладывается на большую глубину или передает нагрузки на глубокие слои, называется глубоким фундаментом.
3	Стоимость	Мелкий фундамент дешевле.	Фундаменты глубокого заложения обычно дороже, чем фундаменты мелкого заложения.
4	Типы фундаментов	Фундаменты мелкого заложения включают ленточные фундаменты, изолированные фундаменты, комбинированные фундаменты, матовые фундаменты и профильные балки.	К фундаментам глубокого заложения относятся свайные заглушки, сваи, пробуренные опоры и кессоны.
5	Глубина фундамента	Фундамент неглубокого заложения может быть выполнен на глубине всего 3 фута (1 м)	Глубокие фундаменты могут быть сделаны на глубине 60 — 200 футов (20 — 65 м).
6	Форма основания	Неглубокий фундамент — это прямоугольная или квадратная форма.	Глубокий фундамент имеет круглую и цилиндрическую форму.
7	Осуществимость	Фундаменты неглубокого заложения построить проще.	Глубокий фундамент — это сложнее.
8	Механизм передачи нагрузки	Фундаменты мелкого заложения переносят нагрузки в основном за счет концевой опоры.	Глубокие фундаменты полагаются как на торцевую опору, так и на поверхностное трение, за некоторыми исключениями, такими как сваи концевой опоры.
9	Преимущества	Строительные материалы доступны, требуется меньше труда, процедура строительства проста по доступной стоимости и т. Д.	Глубокий фундамент может быть обеспечен на большей глубине, обеспечивает боковую поддержку и сопротивляется подъему, эффективен, когда фундамент на небольшой глубине невозможен, может нести огромную нагрузку и т. Д.
10	Недостатки	Возможность осадки, обычно применима для легких конструкций, слабых по отношению к боковым нагрузкам и т. Д.	Более дорогостоящие работы требуют квалифицированного труда, сложных процедур строительства, могут потребовать много времени, а некоторые типы глубоких фундаментов не очень гибкие и т. Д.

FAQ

Мелкий фундамент, глубина

Неглубокий фундамент может быть построен на глубине всего один фут , тогда как глубокий фундамент формируется на глубине 10-300 футов.Таким образом, неглубокий фундамент используется для проектов, которые представляют собой небольшие или легкие здания, а глубокие фундаменты — для более крупных застроек или застроек на склоне холма или на бедных почвах.

Типы глубоких оснований

Существуют разные термины, используемые для описания различных типов глубоких фундаментов, включая сваю , (которая аналогична столбу), опору (которая аналогична колонне), пробуренные стволы и кессоны .

Понравился пост? Поделитесь этим с вашими друзьями!

Рекомендуемое чтение —

Что такое мелкий фундамент? Его виды, этапы проектирования.

Из этой статьи вы подробно узнаете: «Что такое Shallow Foundation? Типы неглубокого фундамента, критерии его проектирования и ступеньки ».

Итак, приступим.

Фундамент мелкий.

Структурные фундаменты можно разделить на две большие категории — фундаменты мелкого заложения и фундаменты глубокого заложения.

Эта классификация указывает на глубину установки фундамента.

Неглубокий фундамент — это фундамент, который кладется на твердый грунт рядом с землей и под самой нижней частью надстройки.

Глубокий фундамент — это фундамент, который укладывается на нетвердый грунт и который находится значительно ниже самой нижней части надстройки.

Нет точного определения, которое бы отличало одно от другого.

Критерии проектирования неглубокого фундамента.

При рассмотрении неглубокого фундамента для данной системы нагружения фундамент должен соответствовать определенным проектным требованиям.

Три основных требования:

1. Размещение фундамента, которое включает в себя расположение и глубину фундамента, требует тщательного изучения прошлого использования площадки и подробной информации о подповерхностном слое.

Размещение фундамента должно быть таким, чтобы любое влияние в будущем не сказалось отрицательно на его характеристиках.

2. Безопасность против несущей способности — это требование, которое включает в себя подходящую пропорцию основания во избежание катастрофического обрушения грунта под фундаментом.

Это происходит, если прочность грунта на сдвиг недостаточна для выдерживания приложенной нагрузки.

Посмотрите видео ниже, чтобы понять, как устроен мелкий фундамент.

Это требование требует полного знания геотехнических свойств почв и горных пород.

3. Допустимая осадка фундамента предполагает проверку на чрезмерную осадку конструкции.

Чрезмерная осадка возникает из-за деформации массы грунта в результате приложенных касательных напряжений и из-за уплотнения поддерживающего грунта.

Это опять же требует полного знания геотехнических свойств почвы, чтобы оценить ожидаемую осадку конструкции и время, необходимое для ее завершения.

Типы неглубоких фундаментов.

Фундаменты мелкого заложения подразделяются на несколько типов в зависимости от их размера, формы и общей конфигурации.

Они описаны ниже.

Этот тип неглубокого фундамента является наиболее распространенным из всех типов фундаментов, требующих минимальных затрат и сложности строительства (## Рис.15.1а).

Он обязательно обеспечивает функцию распределения нагрузки на колонну до значения, совместимого с прочностными и деформационными характеристиками грунта или породы, на которых размещается фундамент.

Эти типы опор также известны как подкладные опоры , изолированные опоры и квадратные или прямоугольные опоры (для отношения L / B менее 5).

Эти опоры образуются путем объединения двух или более колонн (даже с неравными нагрузками) в одну опору.

Такое расположение усредняет и обеспечивает более или менее равномерное распределение нагрузки в поддерживающем грунте или скале и, таким образом, предотвращает неравномерную оседку.

Эти опоры обычно имеют прямоугольную форму, но могут быть изменены на трапециевидные, чтобы выдерживать неравные нагрузки на колонны (или колонны, близкие к границам собственности).

И снабжен ремнем для размещения широких расстояний между столбцами или столбцами рядом с линиями свойств ## (рис. 15.1b).

Эти опоры несут близко расположенные колонны или непрерывную стену, так что интенсивность нагрузки низкая и равномерная на опорной почве или скале ## (Рис.15.1c).

В таких опорах соответственно учитывается нагрузка на единицу длины.

Интенсивность нагрузки выражается в силе на единицу длины опоры.

Эти опоры также называют ленточными или стеновыми (для отношения L / B больше 5).

Они характеризуются тем, что колонны входят в основание в двух направлениях.

Можно разместить любое количество столбцов, всего четыре ## (рис.15.1d).

Матовые основания рекомендуются для слабых грунтов основания и когда общая площадь опор превышает 50% от общей площади цоколя.

5. Плавучие фундаменты.

Полная нагрузка на конструкцию может вызвать давление, превышающее допустимую несущую способность грунта, или чрезмерную осадку.

В таких случаях вместо изменения размера фундамента конструкцию можно разместить на большей глубине.

Таким образом, вес вынутого грунта снижает общую нагрузку, и на грунт передается только чистая нагрузка (общая нагрузка — вес вынутого грунта).

Этот метод уменьшения чистой нагрузки за счет увеличения выемки грунта называется плавучим основанием , а фундамент — плавучим фундаментом .

Метод, при котором нагрузка на конструкцию частично регулируется за счет снятия нагрузки из-за выемки грунта, называется частичной проходимостью, , а при полной настройке — полной проходимостью .

Эти методы подходят для легких конструкций на мягких или рыхлых грунтах, а также для тяжелых конструкций, возводимых на ограниченной площади.

Этапы проектирования неглубокого фундамента.

Как правило, опора может нести несущую стену, или одну колонну, или более одной колонны, чтобы поддерживать конструкцию.

Колонны обычно несут разные нагрузки в зависимости от местоположения и типа конструкции.

Каждая колонна должна нести разные типы нагрузок, и основные области — это постоянные и временные нагрузки.

Далее, колонна не принимает на себя всю временную нагрузку за весь срок службы.

Следовательно, обычно считается эксплуатационной нагрузкой, которая будет применяться к колонне в течение всего срока службы, которая принимается как статическая нагрузка плюс 50% от временной нагрузки для обычных зданий.

На складах и других складских этажах следует использовать большой процент динамической нагрузки.

Конструкция опор колонн с учетом эксплуатационных нагрузок в целом является адекватной.

Опоры

могут быть спроектированы в соответствии со следующей процедурой (Teng 1962):

1. Рассчитайте нагрузки, действующие на опору.

2. Получите профиль почвы или профили почвы, показывающие стратификацию почвы на участке.

3. Установите максимальный уровень воды.

4. Получите соответствующие полевые и лабораторные измерения и результаты испытаний.

5. Определите глубину и положение основания.

6. Определите несущую способность опорного слоя.

7. Пропорционируйте размеры фундамента.

8. Проверить прижимное давление на опору.

9. Проверьте устойчивость опоры против сдвига, опрокидывания и подъемного давления.

10. Оценить общие и дифференциальные осадки.

11. Спроектировать фундаментную конструкцию.

12. Оцените потребность в дренаже фундамента, гидроизоляции или гидроизоляции.

Читайте также: Определение полевой плотности почвы с помощью колонкового резака.

Спасибо, что прочитали эту статью! Пожалуйста, не забудьте поделиться этим.

Неглубокий фундамент для ровной площадки

Q. У меня есть клиент, который хочет, чтобы я построил неотапливаемый гараж размером 30×40 футов с плиточным полом. Зона, на которой будет располагаться здание, очень плоская, поблизости нет более низкой местности, поэтому построить типичную четырехфутовую стену с отводом дневного света нереально. Глубина промерзания здесь 48 дюймов (северный Вермонт). Интересно, подойдет ли неглубокая плита, защищенная от мороза, в этом приложении.Нужно ли утолщать края? А нужна ли арматурная сетка в перекрытии?

A. Билл Эйх отвечает : У вас есть идеальное приложение для защищенного от мороза неглубокого фундамента. Метод был одобрен для использования в Международном строительном кодексе 2003 года. Руководство по проектированию отапливаемых конструкций публикуется прямо в Кодексе. Для неотапливаемых конструкций в Кодексе содержится ссылка на ASCE32-01, и именно здесь вы должны искать стандарты проектирования. В вашем регионе в Вермонте индекс замерзания воздуха составляет 2000 градусо-дней, а средняя годовая температура — 45 ° F.Согласно таблице A8 в ASCE32-01, ваша изоляция заземления должна иметь значение R, равное 10. Она должна выходить на 60 дюймов за периметр здания и быть как минимум на 10 дюймов ниже готовой поверхности (см. Эскиз). Вы должны поместить эту изоляцию на 6 дюймов устойчивой к заморозке насыпи (песок или гравий).

Защищенный от мороза неглубокий фундамент, сочетающий изоляцию из жесткого пенопласта с хорошо уплотненным, свободно дренируемым основанием, предотвращает повреждение от пучения даже в неотапливаемом здании в самом холодном климате.

Вам также необходимо проверить строительные нагрузки, чтобы убедиться, что вы не превышаете несущую способность жесткого пенопласта. Это говорит вам, насколько широким должно быть основание вашей утолщенной опоры.

Панели из экструдированного пенопласта доступны с различной прочностью на сжатие: 15 фунтов на квадратный дюйм, 25 фунтов на квадратный дюйм, 40 фунтов на квадратный дюйм и более. Некоторые продукты — пенополистирол Dow Blue и Pactiv GreenGuard — имеют стандартную прочность на сжатие 25 фунтов на кв. Дюйм. Это дает 3600 фунтов на квадратный дюйм, что обычно достаточно, если у вас нет большой точечной нагрузки.Другие пены, такие как Owens Corning Foamular, обычно имеют давление 15 и 25 фунтов на квадратный дюйм, поэтому вам нужно следить за тем, что вы покупаете. Если вам нужна более прочная пена, вы можете получить ее по специальному заказу. Я обычно использую коэффициент запаса прочности от 2,5 до 3,0 для загрузки пены, чтобы учесть долгосрочную потенциальную ползучесть.

Чтобы построить фундамент, сначала подготовьте подушку земляного полотна на 24 дюйма ниже верха готовой плиты. Удалите растительность и рыхлую грязь и либо срежьте выступы, либо используйте уплотненный гравий, чтобы выровнять подушку.Расширьте это подготовленное место на 5 футов за периметр вашего здания.

Затем поместите дополнительные 6 дюймов уплотненного, не подверженного морозу гравийного грунта. Затем уложите 2 дюйма жесткого пенопласта поверх гравия под всей площадью здания, вытянув пенопласт на 5 футов за периметр здания.

Теперь сформируйте периметр плиты. Кодекс требует минимальной глубины 10 дюймов грязевого покрытия над пеной. Итак, если вы хотите, чтобы ваша плита была на 6 дюймов выше готового уклона, утолщенный край плиты будет иметь высоту 16 дюймов.Я обычно использую кромку высотой от 14 до 15 дюймов. Это немного короче, чем требуемый край плиты шириной 16 дюймов, но он учитывает некоторые неровности земляного полотна.

Вбивайте колья формы прямо через пену. Затем поместите 12 дюймов уплотненного гравия поверх пены внутри здания и вычистите утолщенный край по периметру. Установите стержни, и вы готовы к заливке. Я бы определенно использовал два стержня диаметром 1/2 дюйма на утолщенной кромке. Сетка в плите обеспечивает дополнительную страховку, если позволяет бюджет, но не является необходимой, если основание правильно подготовлено и уплотнено.

Вылейте плиту, зачистите формы, засыпьте снаружи 10 дюймов грязью, и все готово. Удачи.

Билл Эйх владеет строительством Билла Эйха в Спирит-Лейк, штат Айова. Он построил много домов на защищенных от мороза фундаментах, без каких-либо потерь.

Неглубокий фундамент | 4 типа неглубокого фундамента

Фундамент — это основание, которое передает нагрузку от надстройки на грунт под ним.Он отвечает за устойчивость всей конструкции. Существует 2 типа фундамента: неглубокий и глубокий. В этой статье речь идет о неглубоком фундаменте.

Примечание: SBC относится к несущей способности почвы.

Неглубокий фундамент

Неглубокий фундамент также называют открытым или широким фундаментом.

Фундамент, который передает нагрузки на грунт в точке, близкой к первому этажу здания, такие как полосы и плоты, называются фундаментами мелкого заложения.

Для этого типа фундамента глубина фундамента меньше или равна ширине фундамента.

Особенности неглубокого фундамента следующие:

a. Глубина меньше или иногда равна его ширине.

г. Он размещается сразу под самой нижней частью надстроек.

г. Распространяется больше горизонтально, чем вертикально.

г. Он передает нагрузки на грунт на небольшой глубине, близкой к уровню земли.

1. Типы фундаментов мелкого заложения

Существует 4 типа фундаментов мелкого заложения. Это:

1. Ленточный фундамент

2. Ленточный фундамент

3. Матовый фундамент

4. Фундамент ростверк

1.1. Раздвижная опора

Эта опора также известна как подушечный фундамент. В этом типе фундамента основание делается шире верха, чтобы распределять нагрузку от надстройки на большую площадь.

Этот тип фундамента подходит для стен и каменных колонн.

Эти фундаменты возводятся после вскрытия траншей на необходимую глубину.

Экономичен для максимальной глубины 3 м.

При устройстве фундамента траншеи вскрываются на необходимую глубину и грунт хорошо утрамбовывается. Затем укладывается обычная бетонная смесь 1: 4: 8. Его толщина варьируется от 150 до 200 мм. Над ложем устроен каменный фундамент. Он построен в виде рядов, и каждый ряд выступает на расстоянии 50-75 мм от верхнего ряда, а высота каждого ряда составляет от 150 до 200 мм.

В случае настенного основания выступы предусмотрены только в одном направлении, а в случае колонн — в обоих направлениях.

Выступ бетонного основания из нижнего ряда кладки фундамента обычно составляет 150 мм.

Типы раздвижных опор

Есть 3 типа раздвижных опор. Это:

а. Независимая опора / Изолированная

b. Комбинированная опора

c.Непрерывная опора

a. Изолированные опоры колонн / изолированные опоры

Отдельные опоры строятся для каждой колонны в изолированных опорах колонн.

Для безопасного и равномерного распределения нагрузки колонн по грунту размер опоры поддерживается в соответствии с требуемой площадью.

Фундаменты такого типа обычно сооружают поверх бетонного основания толщиной 100 или 150 мм.

Инженеры-проектировщики оценивают необходимое армирование и толщину фундамента.

Толщина опоры может быть одинаковой или иногда изменяться.

б. Комбинированные опоры

В опорах этого типа две или более колонны поддерживаются одним основанием.

Этот тип фундамента требуется, когда колонна находится очень близко к границе участка, и, следовательно, бесполезно закладывать фундамент далеко за лицевой стороной колонны.

Это основание может быть прямоугольным, а иногда и трапециевидным.

Основание должно быть спроектировано и сконструировано таким образом, чтобы безопасно передавать нагрузки от обеих колонн на грунт.

Для соединения двух колонн предусмотрена перемычка.

с. Непрерывные опоры

Непрерывные опоры опоры являются общими для более чем двух колонн в ряду.

В случае, если столбцы в ряду ближе или если SBC почвы низкий, сплошное основание будет более подходящим.

1.2. Ленточная опора

Ленточная опора — это независимая опора из двух колонн, соединенных балкой.

Бывает четырех типов.

Это:

а. Стеновой фундамент

б. Фундамент перевернутой арки

c. Эксцентрично нагруженная опора

d. Офсетно-ленточная (консольная) опора

а. Фундамент перевернутой арки

Этот тип фундамента применим для участков, где SBC почвы чрезвычайно низка, а нагрузка на конструкцию — через стены.

Таким образом, между стенами строят перевернутые арки.

Торцевые стены должны выдерживать горизонтальные толчки наружу из-за действия арки. Значит, он должен быть достаточно толстым и прочным.

Наружные стены могут быть снабжены подпорками для их усиления.

б. Эксцентрично нагруженная опора

Насколько это возможно, фундамент должен иметь такую ​​форму и пропорции, чтобы центр тяжести приложенных нагрузок совпадал с центром тяжести опорной поверхности основания.

Но основание, имеющее такую ​​форму, что центр тяжести не совпадает с центром тяжести опорной поверхности основания, известно как опора с эксцентрической нагрузкой.

1.3. Основание коврика / опорное основание

Когда нагрузка на колонну велика (многоэтажная колонна) или когда SBC грунта низка, основания перекрывают друг друга.

В такой ситуации полезно обеспечить общую опору для нескольких колонн, и эта опора называется матовой опорой.

Распределение нагрузки в этом основании равномерное.

Еще называют опорой для плота.

Плотный фундамент, в котором балки построены в обоих направлениях над опорной плитой для соединения колонн, можно назвать решетчатым фундаментом. Осадка одинакова в этом типе фундамента, и, следовательно, не возникает ненужных напряжений.

Типы основания ковра:

a. Плита (сплошная) — до 30 см

б. Плита и балка-плита> 30 см

c.Ячеистая плита> 90 см

1.4. Опора ростверка

Большинство высотных зданий построено из стальных колонн, залитых бетоном. Такие типы колонн несут очень большую нагрузку и, следовательно, требуют специальных оснований для распределения всей нагрузки на большую площадь почвы.

Фундамент So Grillage — это один из таких специальных фундаментов, который используется там, где нагрузка на конструкцию слишком велика, а несущая способность грунта плохая и глубокий фундамент невозможен.

Имеет один или несколько ярусов из стальных балок двутаврового сечения .

Верхние ярусы состоят из меньшего количества, но больших стальных секций, тогда как нижний ярус состоит из большего числа, но меньших размеров стальных секций.

Через опорную плиту; нагрузка на колонну переносится на верхний ярус.

Неокрашенные балки ростверка залиты бетоном за краем стальных профилей с минимальным покрытием 100 мм.

Необходимо оставить минимум 75 мм свободного пространства между фланцами соседних балок ростверка, чтобы обеспечить надлежащее бетонирование.

Разделители труб используются для сохранения расстояния.

По материалу фундамента фундамент ростверка бывает двух типов.

а. Деревянный ростверк:

В основном используется для кладки фундамента стен. Это позволяет избежать дифференциальных расчетов .

б. Стальной ростверк:

Используется для переноса тяжелых грузов со стальных колонн и распределения их в почву с малой несущей способностью.

Фундаменты мелкого и глубокого заложения — мероприятие

(1 Рейтинг)

Быстрый просмотр

Уровень оценки: 8 (6-8)

Требуемое время: 45 минут

Расходные материалы на группу: 5 долларов США.00

Размер группы: 4

Зависимость действий: Нет

Тематические области: Физические науки

Поделиться:

Резюме

Студенты исследуют критическую природу фундаментов по мере того, как они изучают различия между мелкими и глубокими фундаментами, включая концепции опорного давления и осадки.Используя модели, представляющие неглубокий фундамент и фундамент с глубокими сваями, они тестируют, видят и ощущают эффекты на испытательном стенде из картонной коробки, состоящего из слоев гальки, почвы и песка. Они также делают расчеты давления на опору и рекомендации относительно того, какой тип фундамента использовать в различных инженерных сценариях.

Инженерное соединение

В мире построек, созданных руками человека (дома, школы, магазины, небоскребы, мосты, шоссе, гаражи и террасы на заднем дворе), фундаменты являются критически важными компонентами для обеспечения устойчивости.Геологические изыскания предоставляют важную информацию инженерам-строителям и строителям, которые проектируют эти конструкции, особенно широкие мосты и высокие здания. Инженеры должны знать специфические характеристики почвы и основания, иногда на большую глубину, чтобы они могли определить наиболее подходящие строительные материалы и тип фундамента, необходимые для распределения нагрузки и спроектировать надежную конструкцию или мост.

Цели обучения

После этого занятия студенты должны уметь:

• Создайте модель, исследуйте и объясните свойства мелкого и глубокого фундамента.
• Опишите технические термины, такие как опорное давление и оседание.
• Используйте простые уравнения для анализа сил, действующих на модель фундамента.

Образовательные стандарты

Каждый урок или задание TeachEngineering соотносится с одним или несколькими научными предметами K-12, образовательные стандарты в области технологий, инженерии или математики (STEM).

Все 100000+ стандартов K-12 STEM, охватываемых TeachEngineering , собираются, обслуживаются и упаковываются Сетью стандартов достижений (ASN) , проект Д2Л (www.achievementstandards.org).

В ASN стандарты иерархически структурированы: сначала по источникам; например , по штатам; внутри источника по типу; например , естественные науки или математика; внутри типа по подтипу, затем по классу, и т. д. .

Общие основные государственные стандарты — математика

• Пишите, читайте и оценивайте выражения, в которых буквы заменяют числа.(Оценка 6) Подробнее

  Посмотреть согласованную учебную программу

  Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

• Плавно складывайте, вычитайте, умножайте и делите десятичные дроби, используя стандартный алгоритм для каждой операции.(Оценка 6) Подробнее

  Посмотреть согласованную учебную программу

  Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

• Решайте реальные и математические задачи, связанные с площадью, объемом и площадью поверхности двух- и трехмерных объектов, состоящих из треугольников, четырехугольников, многоугольников, кубов и прямых призм.(Оценка 7) Подробнее

  Посмотреть согласованную учебную программу

  Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

Международная ассоциация преподавателей технологий и инженерии — Технология

• Конструкции опираются на фундамент.(Оценки 6 — 8) Подробнее

  Посмотреть согласованную учебную программу

  Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

• Выбор конструкций для конструкций основан на таких факторах, как строительные законы и нормы, стиль, удобство, стоимость, климат и функция.(Оценки 6 — 8) Подробнее

  Посмотреть согласованную учебную программу

  Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

ГОСТ Предложите выравнивание, не указанное выше

Какое альтернативное выравнивание вы предлагаете для этого контента?

Список материалов

Каждой группе нужно:

• Картонная коробка, ~ 12 дюймов x 12 дюймов x 12 дюймов (30 см x 30 см x 30 см)
• Мелкая галька или камни (достаточно, чтобы создать слой размером 1 дюйм [2.5 см] глубиной; около 10 чашек)
• Земляной грунт или верхний слой почвы (достаточно, чтобы создать слой глубиной 4 дюйма [10 см]; около 2 галлонов)
• Песок (достаточно, чтобы создать слой глубиной 2,5 дюйма [6,35 см]; около 1,25 галлона)
• Деревянный брусок, ~ 2 x 2 x 1 дюйм глубиной (5 x 5 x 2,5 см), вырезанный из обрезков древесины 2 x 4
• Деревянный дюбель ½ дюйма (1,27 см), длиной не менее 12,5 дюйма (32 см)
• Клей для дерева, для фиксации дюбеля в отверстии, просверленном в деревянной колодке
• Рабочий лист по основам, по одному на команду
• Несколько книг для балансировки на фундаменте общим весом ~ 10 фунтов (~ 4.5 кг)
• (необязательно) Рабочий лист по основам математики, по одному на команду

Для использования учителем (или для всего класса):

• Доступ к деревообрабатывающим инструментам: дрель, сверла и пила
• Весы для взвешивания книг

Рабочие листы и приложения

Посетите [www.teachengineering.org/activities/view/cub_brid_lesson03_activity1] для печати или загрузки.

Больше подобной учебной программы

Предварительные знания

Учащиеся должны иметь некоторые предыдущие знания о мостах, в том числе знакомство с типами мостов и нагрузками, как это было представлено на первых двух уроках модуля «Мосты».

Введение / Мотивация

Что может случиться, если вы построите фундамент моста или сооружения на песчаной дюне? На скале? На болоте? Это сработает? Что, если ваш запланированный мост действительно стоит на шаткой земле — в сейсмоопасной зоне? Как вы могли заставить его работать? Вы бы построили фундамент моста или сооружения по-другому, в зависимости от состава почвы в этом месте? Что ж, инженеры призваны проектировать мосты и конструкции для любых мест, и они не всегда имеют идеальный профиль почвы.Таким образом, они выясняют, какой тип фундамента необходимо построить для работы с существующими почвенными условиями, чтобы создать надежную конструкцию, которая не упадет и не сломается.

Что вы знаете о Пизанской башне в Италии? Эта восьмиэтажная колокольня является примером широко известного провала фундамента (см. Рис. 1). Строительство началось в 1173 году, и к тому времени, когда был построен третий этаж, он начал наклоняться из-за плохого фундамента и рыхлой почвы. Это очень тяжелое сооружение, на строительство которого ушло более 150 лет.Стены у основания имеют толщину 8 футов (2,4 м). Его первоначальный фундамент находился на глубине всего 3 метра на ложе из сухих камней. Башня пережила 800 лет смещения фундамента, наклонных стен и многих усилий, направленных на ее выпрямление и стабилизацию.

Хотя Пизанская башня является ярким примером, она указывает на то, что, хотя мы редко видим или замечаем фундаменты, они могут быть наиболее важным компонентом дизайна для создания долгосрочной стабильности мостов, зданий и сооружений, от которых мы зависим. день.Вы можете отремонтировать или укрепить наземную часть конструкции, но плохой фундамент исправить сложнее. Неглубокие и глубокие фундаменты — это два разных типа фундаментов, которые в основном различаются тем, насколько далеко каждый из них уходит в землю. Однако есть и другие отличия.

Рис. 2. Фундамент жилого дома из заливного бетона, обработанного черным барьером от влаги. Авторское право

Copyright © 2007 Дениз Карлсон, Программа ITL, Университет Колорадо в Боулдере.

Как нетрудно догадаться, фундаменты неглубокого заложения не уходят очень глубоко в землю.Что еще более важно, они распределяют структурные нагрузки на почвы, расположенные близко к поверхности. Неглубокие фундаменты могут включать в себя фундаменты с раздельными опорами и маты, которые обычно используются для жилых построек (см. Рисунок 2) или любых конструкций с небольшими нагрузками. Раздвижные опоры — это просто расширения в нижней части колонн или стен, которые распределяют приложенные структурные нагрузки по достаточно большой площади почвы. Фундаменты с раздвижными опорами на сегодняшний день являются наиболее распространенным типом фундаментов из-за их низкой стоимости и простоты строительства.Матовый фундамент — это, по сути, очень широкое основание, которое обычно покрывает всю площадь конструкции, например, подвал.

Если неглубокий фундамент находится близко к поверхности, что, по вашему мнению, представляет собой глубокий фундамент? Вас не удивит, что глубокий фундамент простирается на большую глубину, чем фундамент неглубокий. Но что еще более важно, они распределяют свои структурные нагрузки на почвы, которые находятся не у поверхности. Типы глубоких фундаментов включают кессоны, бурильные стволы и сваи.Кессоны — это ящики или цилиндры, которые погружаются в землю на желаемую глубину. Просверленные валы изготавливаются путем просверливания тонкого цилиндрического отверстия в земле, вставки арматурной стали и заполнения ее бетоном. Сваи, которые чаще всего используются для мостов, сооружаются путем заблаговременного изготовления тонких колонн и забивания или вдавливания их в землю.

При проектировании фундамента инженеры должны учитывать еще два важных фактора. Конструкция фундамента должна соответствовать пределам давления на грунт (или силе, действующей на грунт снизу фундамента), а также требованиям допустимой осадки для конструкции.

Видел ли когда-нибудь ущерб, нанесенный мостам, зданиям или даже ступеням и тротуарам из-за поселений? (Послушайте рассказы студентов.) Что такое поселение? Осадка — это вертикальное движение фундамента вниз, которое, в свою очередь, вызывает движение конструкции вниз. Один тип поселения, называемый просто «осадкой», — это когда весь фундамент или конструкция перемещается вертикально вниз на одинаковое расстояние во всех точках. Другой тип осадки, называемой дифференциальной осадкой, возникает, когда части фундамента или конструкции перемещаются вертикально вниз дальше других точек.Поселение неравномерное; поэтому дифференциальная осадка создает наклон (наклон) в фундаменте или конструкции. Хотя реальные расчеты осадки, выполняемые инженерами в рамках проектирования подходящего фундамента для конкретного участка, могут быть сложными, самое важное, что нужно знать, — это то, что осадки могут иметь место и действительно происходят, и часто чрезвычайно разрушают конструкцию. Как вы думаете, происходило ли какое-то урегулирование с Пизанской башней?

Рис. 3. Несущее давление на неглубокий фундамент.авторское право

Copyright © Программа ITL, Университет Колорадо в Боулдере.

Давление на опору — это сила контакта на единицу площади по дну фундамента (нарисуйте на доске рис. 3, чтобы все могли его увидеть). Инженеры используют простое уравнение для расчета опорного давления, которое фундамент оказывает на почву под ним. (Нарисуйте на доске: Опорное давление = q = Сила (P) ÷ Площадь (A).) В наших сегодняшних целях (для простоты) мы проигнорируем вес основания и влияние уровня грунтовых вод.Подшипниковое давление определяется как q в этом уравнении. Сила (P) — это нагрузка, действующая на фундамент из-за конструкции, которую он поддерживает. Площадь — это нижняя часть фундамента, контактирующая с почвой. Значение давления в подшипнике не должно превышать допустимую несущую способность грунта (которая определяется испытанием), в противном случае произойдет отказ. Какая допустимая несущая способность? Это зависит от почвы и от того, делаете ли вы фундамент неглубокий или глубокий.

Передача нагрузок от фундаментов глубокого заложения на грунт отличается от передачи нагрузок фундаментов мелкого заложения.Фундаменты мелкого заложения в первую очередь передают нагрузку на почву посредством опорного давления. Глубокие фундаменты также передают нагрузку посредством трения по длине (или глубине) фундамента, называемого поверхностным трением. Сила, остающаяся на дне глубокого фундамента, передается грунту за счет опорного давления.

Сегодня мы собираемся разделиться на группы и провести собственные мелкие и глубокие испытания фундамента, чтобы почувствовать силы и посмотреть, как выглядит «провал» фундаментов под нагрузкой.Затем мы проведем собственные расчеты, чтобы найти опорные нагрузки, которые фундамент оказывает на почву.

Процедура

Перед мероприятием

• Соберите материалы и сделайте копии рабочего листа по основам и рабочего листа по математике (по желанию), по одному на команду.

Рис. 4. Профиль почвы для настройки деятельности. Авторское право

Copyright © 2007 Дениз Карлсон, Программа ITL, Университет Колорадо в Боулдере.

• Подготовьте для каждой команды картонную коробку со слоями почвы (см. Рис. 4): на дно внутри коробки поместите слой мелкой гальки или камней глубиной примерно ½ — 1 дюйма (1,3–2,5 см). Затем насыпьте на гальку почву или землю примерно на 10 см. Затем положите на землю слой песка толщиной 2-3 дюйма (5-8 см). В завершение нанесите сверху слой почвы толщиной 3–4 дюйма (8–10 см).

Рис. 5. Деревянный инструмент, созданный для представления как неглубокого (конец блока), так и глубокого (конец дюбеля) фундамента для испытания модельных фундаментов.авторское право

Copyright © Программа ITL, Университет Колорадо в Боулдере.

• Постройте модель деревянного фундамента для каждой команды: распилите обрезок доски размером 2 x 4 на деревянные блоки размером 2 x 2 x 1 дюйм (5 x 5 x 2,5 см). Просверлите на одной из сторон отверстие глубиной ½ дюйма (1,27 см) размером 2 дюйма (5 см) и диаметром, равным диаметру дюбеля. Вставьте дюбель в отверстие; используйте столярный клей, чтобы закрепить его. Обрежьте дюбель до длины 12 дюймов (30 см), измеренной от деревянного бруска (см. Рисунок 5).Конец блока служит моделью для неглубокого фундамента, а конец стержня — моделью для глубокого фундамента.
• Разделите класс на команды по четыре ученика в каждой.

• Постройте модель деревянного фундамента для каждой команды: распилите обрезок доски 2 x 4 на 2 x 2 x 1 в глубоких деревянных блоках (5 x 5 x 2,5 см). Просверлите на одной из сторон отверстие глубиной ½ дюйма (1,27 см) размером 2 дюйма (5 см) и диаметром, равным диаметру дюбеля. Вставьте дюбель в отверстие; используйте столярный клей, чтобы закрепить его.Обрежьте дюбель до длины 12 дюймов (30 см), измеренной от деревянного бруска (см. Рисунок 5). Конец блока служит моделью для неглубокого фундамента, а конец стержня — моделью для глубокого фундамента.
• Разделите класс на команды по четыре ученика в каждой

Со студентами

1. Изучите вместе со студентами основные концепции мелкого и глубокого фундамента. Объясните, что сегодня они будут моделировать мелкие и глубокие фундаменты.
2. Объясните настройку всему классу.Картонная коробка, заполненная галькой, землей и песком, представляет собой участок площадки (землю), на котором необходимо построить фундамент под мост.

Рис. 6. Тестирование неглубокого фундамента. Авторское право

Copyright © Программа ITL, Университет Колорадо в Боулдере.

3. Поручите студенческим командам провести испытание неглубокого фундамента (см. Рис. 6): Держась за конец дюбеля, поместите деревянный брусок прямо на почву. Затем сложите на него книги, чтобы создать опорное давление на почву, как если бы этот фундамент выдерживал нагрузку от части тяжелого моста.(Студентам, возможно, придется слегка балансировать руками.) Что происходит? (Ученики должны заметить, как почва отодвигается в стороны и немного поднимается вокруг деревянного бруска. Это показывает разрушение почвы.) Попросите учеников записать на своих рабочих листах вес книг, которые они могли бы балансировать на своем неглубоком основании, прежде чем он стал слишком шатко.
4. Теперь попросите студентов провести второй тест на неглубокий фундамент. Используя тот же деревянный брусок, поместите его глубже в почву, чтобы верх блока был на одном уровне с верхом почвы.Затем складываем на нее книги, чтобы создать опорное давление на почву. Что происходит? Что вы заметили? (Почва снова разрушается из-за высокого опорного давления. Однако сила, которая должна быть приложена к деревянному блоку, должна быть выше. Снова обратите внимание, как почва отталкивается в стороны и немного вверх вокруг деревянного блока.) Попросите учащихся записать на своих рабочих листах вес книг, которые они могли бы сбалансировать на этом неглубоком основании, прежде чем оно стало слишком шатким.
5. Восстановить почву (при необходимости).Поручите студенческим командам провести испытание глубокого фундамента (см. Рис. 7): держась за конец деревянного блока, направьте дюбель на землю и вдавите его в землю. Что происходит? (Деревянный дюбель проникает в почву, и по мере того, как он становится глубже, его становится труднее вдавить в почву. Если вставить деревянный дюбель достаточно сильно, он достигнет слоя породы на дне коробки. Для моста или другой большой конструкции , сваи будут помещены на эту глубину, чтобы добраться до более плотных грунтов, глины и горных пород.Затем сложите книги на конец деревянного блока, чтобы создать опорное давление на почву. Сколько книг сможет разместить фонд на этот раз? Попросите учащихся записать на своих рабочих листах вес книг, которые они могли бы уравновесить на своем глубоком основании, прежде чем оно стало слишком шатким.

Рис. 7. Проверка глубокого фундамента. Авторское право

Copyright © ITL Program, Университет Колорадо в Боулдере.

6. Затем попросите учащихся вычислить на своих рабочих листах, сколько именно силы было приложено к фундаменту при разрушении.Попросите их поразмышлять над своими расчетами и предложить, как можно изменить конструкцию фундамента, чтобы выдержать больший вес (например, увеличить размер дюбеля). Обсудите со студентами, как тест на глубокое основание выдерживает больший вес.
7. Завершите обсуждение в классе, сравнив результаты рабочего листа и вопросы после занятия, представленные в разделе «Оценка». (Необязательно) Назначьте учащимся рабочий лист по математике.

Словарь / Определения

опорное давление: давление, действующее на почву из-за фундамента и приложенных нагрузок от конструкции.

Коренная порода: твердая порода, которая лежит в основе рыхлых отложений почвы, песка, глины и гравия. Считается нижним слоем и нижним слоем.

кессон: сборный ящик или цилиндр, который погружается в землю на желаемую глубину как часть глубокого фундамента.

глубокий фундамент: фундамент, уходящий глубоко в землю. Примеры типов: кессоны, бурильные стволы и сваи.

инженер: человек, который применяет свое понимание науки и математики для создания вещей на благо человечества и нашего мира.

сбой: неспособность системы или компонента выполнять требуемую функцию в указанных пределах.

фундамент: конструкция, которая соединяет мост или здание с землей для поддержки.

модель: (существительное) представление чего-либо, иногда в меньшем масштабе. (глагол) Сделать или сконструировать что-то, чтобы помочь визуализировать или узнать о чем-то еще.

свая: цилиндрический элемент, забиваемый вертикально в почву и образующий часть глубокого фундамента или подпорной стены.

Расчет: Вертикальное движение фундамента вниз.

неглубокий фундамент: фундаменты, не уходящие глубоко в землю. Примеры типов: основания с раздельными опорами (или нижние колонтитулы, или опоры) и основания матов.

Профиль почвы: вертикальная последовательность слоев природного материала, обнаруженных под землей на определенном участке, часто от поверхности земли до материнской породы. Диаграмма, показывающая вертикальный разрез почвы, изображающий различные типы и глубину присутствующего грунта и горного материала.

Оценка

Предварительная оценка деятельности

Мозговой штурм : В небольших группах предложите учащимся участвовать в открытом обсуждении. Напомните им, что ни одна идея или предложение не являются «глупыми». Все идеи следует уважительно выслушивать. Спросите учащихся: какой тип фундамента вы бы использовали для следующих сценариев строительства инженерных мостов, неглубокий или глубокий?

• Транспортный мост строится через широкую реку, где почва преимущественно песчаная.
• Строится транспортный мост через очень глубокий овраг.
• Короткий пешеходный мост через местный ручей.
• Переносной мост, который можно перемещать с места на место, для строительной площадки.

Встроенная оценка деятельности

Рабочий лист : Попросите учащихся заполнить рабочий лист «Основы» в команде. Используя рабочий лист, студенты записывают свои наблюдения и рассчитывают опорное давление, которое фундамент оказывает на почву.Попросите членов команды проверить работу друг друга. Просмотрите ответы, чтобы оценить их уровень владения предметом.

Оценка после деятельности

Обсуждение в классе : Пересмотр инженерных сценариев наведения мостов из мозгового штурма перед оценкой активности. Могут ли ученики изменить свои ответы после этого задания? Какой тип фундамента вы бы использовали для следующих инженерных сценариев, неглубокий или глубокий?

• Транспортный мост строится через широкую реку, где почва преимущественно песчаная.(Ответ: Глубокий фундамент.)
• Строится транспортный мост через очень глубокий овраг. (Ответ: Глубокий фундамент.)
• Короткий пешеходный мост через местный ручей. (Ответ: Фундамент неглубокий.)
• Переносной мост, который можно перемещать с места на место, для строительной площадки. (Ответ: Фундамент неглубокий.)

Вопрос / ответ : Задайте классу следующие вопросы или индивидуально в качестве домашнего задания:

• Для неглубокого фундамента, что происходит с почвой при превышении ее несущей способности? (Ответ: Грунт под фундаментом неглубокого фундамента отодвигается в сторону и вздувается вверх.Грунт сбоку от фундамента перемещается, потому что грунт под ним вдавливается в него.)
• Почему сложнее произвести отказ несущей способности, когда неглубокий фундамент заделан в грунт? (Ответ: в этом случае почва сбоку от неглубокого фундамента помогает предотвратить обрушение. Когда происходит сбой, вы замечаете, что почва сбоку от фундамента отодвигается в сторону и вздувается вверх. Дополнительное присутствие и вес почвы сбоку помогает предотвратить это.)
• Что бы произошло, если бы неглубокий фундамент углубили в землю? (Ответ: Он был бы даже сильнее, потому что для разрушения необходимо было бы сместить больше грунта сбоку от фундамента. В этом случае для разрушения потребуется большее давление в опоре.)
• Почему глубокий фундамент становится труднее вдавить в почву по мере того, как он становится глубже? (Ответ: Площадь поверхности глубокого фундамента увеличивается по мере того, как он углубляется в почву. То есть, чем глубже он идет, тем больше основание контактирует с почвой.Таким образом, трение между глубоким фундаментом и почвой увеличивается, и усилие, необходимое для его преодоления, становится больше.)
• Если бы мост должен был быть установлен на глубоком фундаменте, используемом в этом упражнении, насколько глубоко должен был бы пройти глубокий фундамент? (Ответ: Глубокий фундамент необходимо положить на глубину твердого грунта или, в данном случае, слоя камня / гальки.)
• Какие еще факторы могут учитывать инженеры при проектировании фундамента? (Ответ: Оседающие эффекты грунта; наличие более двух мостовых оснований для распределения веса / сил может по-разному влиять на грунт; разные типы грунтов могут действовать по-разному.)

Math Application : Раздайте каждой команде рабочий лист по фундаментальной математике и попросите членов группы поработать вместе, чтобы рассчитать опорное давление, которое фундамент оказывает в различных сценариях грунта, и допустимую несущую способность, которой может противостоять грунт. Попросите членов команды проверить работу друг друга. Просмотрите ответы, чтобы оценить их уровень владения предметом.

Советы по поиску и устранению неисправностей

Если учащимся трудно визуализировать слои почвы, вы можете заменить одну сторону коробки прозрачным материалом, чтобы помочь им увидеть слои почвы.Или нарисуйте на доске простой профиль почвы (см. Рисунок 3). Или наполните прозрачный пластиковый контейнер типичными слоями, чтобы они могли видеть порядок. Или попросите учащихся подготовить картонные коробки, чтобы они видели слои по мере их заливки.

При испытании фундамента некоторые учащиеся могут не приложить достаточно силы. Убедите их относительно сильно надавить на фундамент, чтобы создать «провал» и, в случае глубокого фундамента, достичь коренной породы.

Расширения деятельности

Добавьте изюминку к этому занятию, поместив один из ящиков с почвой на ручную шлифовальную машинку.Для каждого испытания моделей фундамента включайте ручной шлифовальный станок, чтобы имитировать землетрясение. Попросите учащихся записать свои наблюдения за тем, что происходит с каждым фундаментом во время моделирования землетрясения.

Предложите студенческим командам исследовать историю Пизанской башни в Интернете и сообщить классу о многочисленных усилиях по выпрямлению и стабилизации Пизанской башни за последние 800 лет. Попросите их описать первоначальный фундамент и состояние почвы для башни. Попросите их включить в свои исследования и отчеты то, что они узнали об основаниях, несущих нагрузках и оседании.Начните с просмотра Википедии, NOVA Online (см. Раздел «Дополнительная поддержка мультимедиа») и веб-сайтов Пизанской башни.

Масштабирование активности

• Для младших классов заполните рабочий лист вместе, как класс.
• Для старших классов попросите ученические команды подготовить свою картонную коробку со слоями почвы и попросите учеников заполнить рабочий лист индивидуально.
• Попросите учащихся, изучающих математику с углубленным уровнем знаний, заполнить рабочий лист по математике.

Дополнительная поддержка мультимедиа

Найдите отличные дополнительные материалы о Пизанской башне на сопутствующем веб-сайте PBS для телевизионного фильма NOVA «Падение падающей башни» 1999 года, в котором исследуется, почему знаменитая башня еще не рухнула, и исследуются многочисленные усилия, предпринятые для сохранения этого средневекового сокровища. . Посмотрите панораму Пизы, интервью с экспертом по почвам и историю вмешательств на веб-сайте NOVA Online: http: // www.pbs.org/wgbh/nova/pisa/

использованная литература

Dictionary.com. ООО «Издательская группа« Лексико ». По состоянию на 9 октября 2007 г. (Источник некоторых словарных определений с некоторой адаптацией) http://www.dictionary.com

Гамбино, Франческо и Морабито, Фиорелла. Историческая справка Пизанской башни. Перевод Гэри Фейерштейна, 17 марта 1998 г. Пизанский университет.

Пизанская башня.Последнее изменение 2 мая 2007 г. Википедия, бесплатная энциклопедия. По состоянию на 2 мая 2007 г. http://en.wikipedia.org/wiki/Tower_of_pisa

авторское право

© 2006 Регенты Университета Колорадо.

Авторы

Джонатан С. Гуд; Джо Фридрихсен; Натали Мах; Денали Лендер; Дениз В. Карлсон; Малинда Шефер Зарске

Программа поддержки

Комплексная программа преподавания и обучения, Инженерный колледж, Университет Колорадо в Боулдере

Благодарности

Содержание этой учебной программы по цифровой библиотеке было разработано за счет гранта Фонда улучшения послесреднего образования (FIPSE), U.S. Министерство образования и Национальный научный фонд ГК-12, грант No. 0338326. Однако это содержание не обязательно отражает политику Министерства образования или Национального научного фонда, и вам не следует предполагать, что оно одобрено федеральным правительством.

Последнее изменение: 5 октября 2021 г.

Нелинейная модель неглубокого фундамента на основе Винклера для оценки характеристик сейсмически нагруженных конструкций

Аннотация

Когда конструкция, опирающаяся на неглубокий фундамент, подвергается инерционной нагрузке из-за землетрясения, фундамент может подвергаться скользящим, оседающим и раскачивающим движениям.Если емкость фундамента мобилизована, граница раздела грунт-фундамент будет рассеивать значительное количество энергии колебаний, что приведет к снижению потребности в силе конструкции. Это рассеяние энергии и уменьшение потребности в силе могут улучшить общие характеристики конструкции, если учтены потенциальные последствия, такие как чрезмерный наклон, оседание или отказ подшипников. Несмотря на эту потенциальную выгоду, строительные нормы и правила, особенно для нового строительства, не одобряют конструкции, которые позволяют мобилизовать потенциал фундамента.Такое неприятие взаимодействия грунта, фундамента и конструкции (SFSI) в качестве неупругого механизма проектирования может быть связано с вполне обоснованной озабоченностью по поводу наличия значительных неопределенностей в характеристике грунтов. Что еще более важно, отсутствие хорошо откалиброванных инструментов моделирования вкупе с упрощенными протоколами выбора параметров. В этой работе численная модель, основанная на концепции «Луч на нелинейном основании Винклера» (BNWF), разработана для отражения вышеупомянутого поведения фундамента.Модель BNWF выбрана из-за ее относительной простоты, легкости калибровки и принятия в инженерной практике. Предполагается, что поверхность раздела грунт-фундамент представляет собой совокупность дискретных нелинейных элементов, состоящих из пружин, точек крепления и элементов зазора. Кривые пружинной опоры, обычно используемые для моделирования реакции грунта на сваи, берутся за основу и в дальнейшем модифицируют с учетом их полезности при моделировании неглубоких оснований. Оценка модели и соответствующего протокола выбора параметров проводится с использованием серии экспериментов на центрифугах, включающих квадратные и ленточные фундаменты, модели мостов и зданий, статическую и динамическую нагрузку, испытания песка и глины, ряд вертикальных факторов безопасности и соотношения сторон.Замечено, что модель может разумно предсказать экспериментально измеренную реакцию основания с точки зрения требований к моменту, сдвигу, оседанию и вращению. Кроме того, разумно фиксируется общая форма гистерезиса кривых момент — вращение, осаждение — вращение и сдвиг — скольжение. Однако модель последовательно занижает оценку скользящего спроса, измеренного в экспериментах, возможно, из-за отсутствия связи между вертикальным и поперечным режимами реакции. После проверки модели чувствительность входных параметров исследуется с использованием анализа диаграммы торнадо и метода первого порядка-второго момента (FOSM).Среди параметров, требуемых для моделирования BNWF, способность к вертикальному растяжению и угол трения наиболее существенно влияют на способность модели улавливать требования силы и смещения. Затем модель проверяется путем изучения отклика систем стенка-фундамент и стенка-основание-фундамент. Эти анализы показывают, что при надежной количественной оценке и разработке SFSI имеет большой потенциал для снижения сейсмических сил на уровне системы и требований межэтажного дрейфа. Наконец, предложенная модель реализована в рамках OpenSees (программного пакета конечных элементов с открытым исходным кодом, разработанного Тихоокеанским центром инженерных исследований землетрясений), чтобы стимулировать ее использование в инженерном сообществе.

Больше информации Меньше информации

Закрывать

Введите пароль, чтобы открыть этот PDF-файл:

Отмена Ok

Подготовка документа к печати…

Отмена

.

No related posts.