Ленточный фундамент мелкого заложения: Ленточный фундамент мелкозаглубленный (мелкого заложения) для дома

Содержание

Ленточный фундамент мелкозаглубленный (мелкого заложения) для дома

Мелкозаглубленный ленточный фундамент – разновидность ленточного фундамента. Это железобетонная конструкция, имеющая толщину, сравнимую с толщиной стен. Она заглубляется в грунт на величину, меньшую глубины промерзания. Такой вариант имеет небольшую цену, но может использоваться только на непучинистых или слабопучинистых грунтах. Для пучинистых и слабонесущих грунтов он применяется с осторожностью, так как давление, оказываемое на поверхность, очень велико, а в период промерзания такого типа грунта под лентой возникают локальные напряжения, которые приводят к изломам.

Как устроен мелкозаглубленный ленточный фундамент?

На первом этапе по контуру постройки выполняется траншея, как правило, около полуметра в глубину. По ее дну отсыпается подушка из песка и гравия. Затем сооружается опалубка вдоль стенок. Стенки, дно и опалубка гидроизолируются, обычно с использованием полиэтиленовой пленки или рубероида. Мероприятие позволит удержать цементное молочко в бетоне. При необходимости внутрь опалубки закладываются трубы для коммуникаций и вентилирования пространства внутри.

Так как конструкция имеет небольшую высоту, то армировать такой тип ленточного фундамента можно в два ряда. Каждый элемент арматуры должна быть закрыт не менее чем тремя сантиметрами бетона со всех сторон. Допускается заливка бетоном ручного замеса за счет того, что необходим небольшой объем, это также уменьшает цену строительства. Возможно использование фундаментных блоков, но тогда в обязательном порядке выполняется армирующий пояс по верху из красного кирпича или железобетона.

Достоинства и недостатки мелкозаглубленных ленточных фундаментов для дома

Устройство ленточного фундамента мелкого заложения имеет, безусловно, внушительное количество достоинств:

  • Небольшой объем строительных работ и, как следствие, невысокая цена.
  • Возможность применения бетона, замешанного ручным способом.
  • Несложное обустройство доступа в подпол.

Но такие весомые достоинства сопровождаются и ограничениями по применению технологии, так как ее:

  • Нельзя использовать на пучинистых и других слабонесущих грунтах.
  • Нежелательно останавливаться на выборе такой конструкции для зданий с тяжелыми стенами, в частности, с кирпичными.
  • Хотя и доступ к коммуникациям в подполе будет, полноценного подвала построить не получится.

Особенности строительства мелкозаглубленного ленточного фундамента

Подушки из песка – обязательный элемент конструкции. Они позволяют значительно снизить глубину промерзания грунта. Песок выполняет и еще одну функцию. Он обеспечивает процесс, при котором замерзающая жидкость равномерно перемещается относительно постройки.

Ленточный фундамент мелкого заглубления нельзя оставлять ненагруженным на холодный период. Если все же пришлось это сделать, то вокруг необходимо смонтировать временный слой с хорошими теплозащитными характеристиками. В качестве материалов для этого применяют опилки, шлаковую вату, керамзит. Это позволит противодействовать промерзанию. Снег – неплохой теплоизолятор, но полагаться только на него не стоит.

Тонкости устройства армированного ленточного мелкозаглубленного монолитного фундамента на сваях

Цена мелкозаглубленного ленточного фундамента для дома возрастает, если существует угроза неравномерной осадки. Такое может произойти, если грунты на участке неоднородные. В этом случае делают армированный вариант, который работает как единое целое, перераспределяя усилия. Это обеспечит отсутствие деформаций и трещин на стенах дома.

На грунтах с не очень хорошими прочностными качествами (заболоченных, грунтах-плывунах и т.д.), а также в случае наличия отклонения возводят мелкозаглубленный ленточный фундамент на сваях, расположенных ниже, чем глубина промерзания. Они защищают конструкцию от горизонтальных и вертикальных смещений.

Применение свай повышает несущую способность у ленточного фундамента мелкого заложения, в целом, продлевает срок эксплуатации строения. Диаметр свай определяется исходя из сведений о типе почвы, учитывается и вес дома. В процессе забуривания следят за достижением глубины промерзания и соприкосновением с незначительно сжимаемым грунтом. Только на него можно без опасений перенести вес здания. Основное преимущество армированного ленточного мелкозаглубленного монолитного фундамента – возможность применения на любых типах почв. Сваи забуриваются через каждые 1.5 - 2 метра.

Особенности устройства мелкозаглубленного ленточного фундамента на глине, на склоне

Заглубление ленты фундамента зависит от грунта. Если на участке глина, то ее величина составляет от 75 до 95 см. Конструкция может возвышаться над землей, но не выше, чем размер подземной части. Армировать ее в случае глинистых почв обязательно.

На склонах мелкозаглубленные ленточные фундаменты – не всегда удачный выбор, однако если грунт песчаный, а строение не тяжелое, то такой вариант возможен. Главное – тщательно соблюдать монолитность конструкции. Для подвижных и глинистых грунтов на склонах нельзя использовать отдельные блоки, хотя это и снижает стоимость строительства.

Услуги профессионалов – залог успеха!

ООО "Проект" оказывает профессиональные услуги по строительству домов, в том числе, возведению ленточных фундаментов мелкого заложения под постройки различного типа. Мы выполняем все работы качественно, в срок, точно соблюдаем смету, которая предварительно согласовывается с заказчиком. При этом цены мы предлагаем очень комфортные. Уже множество хозяев в Москве и Подмосковье живут в домах, построенных нашей организацией. И мы приглашаем других жителей региона воспользоваться нашими услугами.

Что такое фундамент? Это та часть, без которой не может эксплуатироваться ни одна постройка, начиная от забора и заканчивая многоэтажным коттеджем. От качества проведения работ по его возведению зависит срок эксплуатации здания, комфорт проживания в нем и внешний вид постройки. Есть еще одна деталь, которую надо учитывать, рассчитывая стоимость строительства. Ремонт подземной части – очень затратный процесс, расходы на него могут даже превышать первоначальные вложения. Поэтому лучше сразу сделать все правильно, аккуратно, грамотно. Так все и произойдет, если вы обратитесь к нам!

Фундаменты мелкого заложения: ленточный и столбчатый

Желание сэкономить на строительстве собственного дома присуще большинству владельцев загородных участков. А если такая экономия не связана с риском разрушения будущей постройки, то это вдвойне приятно. Именно по этой причине многие делают ставку на мелкозаглубленный ленточный фундамент – основание для дома, которое позволяет существенно (по сравнению с заглубленным до глубины промерзания грунта фундаментом) сократить затраты на возведение дома. При всем при этом, такое основание для здания можно сделать своими руками, не пользуясь услугами строительных компаний.

 

Общее представление

Как следует из названия статьи, данный тип является чем-то средним между капитальным заглубленным и незаглубленным фундаментом. Он представляет собой монолитные полосы железобетона, идущие по периметру здания и в местах, где впоследствии будут возводиться несущие стены здания. Мелкозаглубленному фундаменту присущи как достоинства, так и недостатки заглубленных и незаглубленных. Рассмотрим для начала его недостатки, ведь их не так-то и много.

Фундаменты мелкого заложения эффективны лишь в случаях, когда грунт на строительном участке не относится к категории пучинистых, а также при условии низкого уровня грунтовых вод (в противном случае лучше использовать свайный). Само собой разумеется, если возводить основание дома на нестойком грунте, а также грунте, который зимой неравномерно поднимется, ленточный фундамент (как бы хорошо он ни был армирован) треснет, что приведет к разрушению здания, которое на нем возведено. На таких фундаментах рекомендуется возводить легкие конструкции домов – кирпичные двухэтажные коттеджи можно строить только при условии непучинистого грунта на участке.

Теперь о преимуществах, благо их больше:

  • ленточный мелкозаглубленный фундамент – экономичное решение. Если сравнивать его с заглубленными видами, то он обходится в 2-3 раза дешевле;
  • он предполагает существенно меньший фронт работ, нежели заглубленный фундамент. Сюда можно отнести и относительно скромный объем земляных работ, и трудоемкость обустройства опалубки, и целый ряд других особенностей. По этой же причине такое решение позволяет существенно сократить сроки строительства дома;
  • рассматриваемый нами тип,в отличие от незаглубленных, позволяет сделать небольшой подвал дома, к тому же он в меньшей степени подвержен пучинистым явлениям.

Технология строительства

Для возведения мелкозаглубленного ленточного фундамента достаточно выкопать траншеи глубиной полметра и шириной 600-800 мм (мы намеренно опускаем этап проведения разметки участка – о нем вы можете прочитать в одной из предыдущих статей). После этого необходимо сделать плотную песчаную подушку (толщина слоя 200-400 мм), на которой будет покоиться ленточный фундамент. Песок смачивают водой и трамбуют подручными средствами. Чем качественнее осуществляется данная операция, тем меньше риск просадки фундамента до момента затвердевания бетонного раствора. Песок позволяет не только заменить часть вспучиваемого грунта, тем самым сократив его воздействие на ростверк, но и играет роль распределительного слоя: даже при условии его насыщения водой и последующем замерзании в холодную пору года, он вспучивается по всему периметру ленты, равномерно распределяя нагрузку по всей площади подошвы.

На следующем этапе приступают к изготовлению и монтажу опалубки (как и многие другие этапы, монтаж опалубки характерен для возведения всех монолитных фундаментов, в том числе и для свайного фундамента с ростверком из монолитного железобетона). Проще и дешевле всего изготовить опалубку из оструганных с одной стороны досок, которые легко сбиваются в щиты нужных размеров. Для их установки используют распорки и опорные колья, которые вбиваются по периметру траншеи. При этом тщательно выверяют правильность горизонтального и вертикального положения каждого щита. Внутренние части опалубки гидроизолируются толем или другим материалом.

Далее осуществляют армирование. Для этого используют стальные арматурные прутья диаметром 14-16 мм (укладываются вдоль ленты), которые связывают в каркас гладкими прутами с сечением 8-10 мм (служат для формирования скелета) специальной проволокой. На этом этапе очень важно выдержать расстояние от продольных прутьев до будущей поверхности мелкозаглубленного ленточного фундамента. Как правило, его принимают равным 50 мм – этого вполне достаточно для обеспечения защиты металла от коррозии (толщина защитного слоя арматуры принимается не меньше диаметра рабочей арматуры).

Когда каркас создан, можно приступать к заливке опалубки бетоном. На данном этапе важно избежать образования в растворе воздушных пустот, поэтому каждые 200 мм слоя раствора необходимо тщательно уплотнять. Через три дня после заливки опалубку можно снимать, а боковые и верхнюю часть фундамента гидроизолировать мастикой или рубероидом. Пазухи при этом засыпаются песком и с внешней стороны защищаются отмосткой.

Загрузка...

Фундаменты мелкого заложения

Механизм функционирования мелкозаглубленного фундамента заключается в следующем: при морозном вспучивании грунта такая конструкция, представляющая из себя жесткую армированную раму, без повреждений и равномерно поднимается и опускается вместе со зданием. Распространено ошибочное мнение, что фундаменты мелкого заложения (ФМЗ) не годятся для возведения практически любых конструкций.

Конструктивные особенности таких конструкций

Надземная часть, представляющая из себя упор для возводимых строений, называется обрез. Противоположная нижняя часть, которая передает нагрузки на грунт – подошва фундамента. Ширина траншеи принимается равной ширине подошвы, а  его высота равна расстоянию от нижнего края подошвы до верхнего края обреза. Глубина траншеи — это расстояние от поверхности до края подошвы. У таких фундаментов выступающую часть над поверхностью называют подколонник.

При обустройстве такого типа основы, зачастую обходятся без глубокой траншеи. Бывает достаточно снять верхний слой грунта. Он редко превышает глубину в полметра. Снимают его для того, чтобы подошва опиралась на более плотный грунт с хорошим показателем несущей способности. Хотя такой грунт и подвержен силам морозного вспучивания, фундамент двигается вместе с конструкцией и обеспечивает необходимую устойчивость. Для этого нужно правильно определить размеры подошвы.

Важно знать! Силы морозного вспучивания действуют на все виды фундаментов, направленность этого воздействия как снизу вверх, так и сбоку на стенки. Взаимное влияние таких сил очень опасно, оно может привести к деформациям и разрушению конструкции.

Конструктивная особенность мелкозаглубленной основы состоит в том, что воздействие боковых сил уменьшается, за счет снижения площади его тела, а силы, действующие снизу вверх, уравновешиваются массой конструкции.

Какие бывают виды ФМЗ в зависимости от техники возведения

Многие хозяева участков желают построить свой дом как можно дешевле. В таких случаях предпочтительно обустраивать ФМЗ. По сравнению с сильнозаглубленными, он обходится намного дешевле и не увеличивает риски разрушения конструкций.

Виды фундаментов мелкого заложения отличаются основанием, их разделяют на четыре группы:

  • ленточного типа;
  • столбчато-свайные;
  • в виде плиты;
  • цельномонолитные.

Каждый вид имеет свою особенность и специфику использования. Выбор конкретного вида нужно делать исходя из произведенных расчетов.

Ленточный вид ФМЗ

Этот вид самый популярный при частном строительстве. Область его применения — от легких каркасных построек до тяжелых домов из камня. Если обустройство фундамента предполагает утепление и дренаж, возведение допустимо на всех видах грунта.

Устройство ленточного фундамента выглядит как непрерывная полоса из бетона с внутренней армировкой. Такая конструкция равномерно распространяет вес стен сооружения и передает их подошве. Существует несколько различных конструкций:

  • монолитная заливка с армирующими поясами;
  • сборно-монолитная, армированная по всей длине;
  • блочная со сплошной двойной армировкой.

Возведение ленточного типа ФМЗ обладает целым рядом преимуществ. Основными преимуществами являются:

  • стоимость материалов ниже на 40-50%, чем аналогичные сильнозаглубленные;
  • стоимость работ также гораздо меньше, глубокую траншею рыть не нужно, опалубка возводится небольшая и без особых проблем.

Для создания подвального помещения необходимо довести глубину заложения до размеров подвала.

Столбчато-свайный вид основания

Такой вид фундамента выглядит, как конструкция из вкопанных на небольшую глубину в землю столбов- колонн или свай по всему периметру будущих стен. Опоры располагаются по углам и пересечениям, а также в местах предполагаемой повышенной нагрузки. Между ними монтируется неглубокий ростверк, соединяющий опоры между собой и равномерно распределяющий нагрузку.

Возводить такой фундамент актуально на сильнопучинистых грунтах, которые содержат много торфа, супеси или глины. Основным его преимуществом является низкая стоимость возведения и малые временные затраты. По этим причинам он очень популярен у застройщиков.

Основание в виде цельной плиты

Его возведение подразумевает под собой заливку армированной бетонной плиты, по площади всего сооружения, толщиной до 30 сантиметров. Само здание впоследствии возводится на этой плите.

Особенности конструкции плитного фундамента мелкого заложения очень схожи с ленточным типом. Главное различие имеется в том, что основание строения жестко армировано по всей площади, воспринимает и распределяет нагрузки по всей конструкции равномерно. Можно сказать, что строение "плавает" на грунте, как на понтоне.

Если вести речь о достоинствах такого ФМЗ, надо понимать, что такой вариант позволяет снизить затраты на бетон до 30%, а затраты на подготовку котлована и опалубки — более чем вполовину, в сравнении с аналогичными заглубленными вариантами.

Цельномонолитный вид ФМЗ

Такой вид фундамента подходит практически всем сооружениям и домам на любом типе грунта, за исключением больших наклонов на участке и скального грунта. Его конструкция подразумевает объединение всех разрозненных частей силового каркаса в единую армированную крепкую конструкцию, она, аналогично плите, поровну распределяет массу здания и силы морозного вспучивания на всю площадь подошвы. При его обустройстве очень важно правильно рассчитать размеры подошвы фундамента.

Возведение цельномонолитного фундамента несет за собой большие материальные, трудовые и временные затраты, существенную часть которых составляют подготовительные работы. Все это можно оправдать высокой надежностью такого сооружения.

Необходимость обустройства песчаной подушки под подошву

Особенности возведения фундаментов мелкого заложения не предполагают копать глубокую траншею, достаточно убрать верхний слой грунта. После этого обустраивают небольшую песчано-гравийную подушку из крупного песка и щебня средней фракции. Полученный слой хорошо утрамбовывают, и после этого можно начинать возводить фундамент.

Бытует мнение, что для заливного монолитного фундамента такую подушку можно не сооружать. Текучий бетон самостоятельно проникнет во все неровности на дне и будет равномерно распределять нагрузку и без подушки. Еще некоторые строители рекомендуют не делать подушку под подошву, когда на участке грунт в виде супеси или глинистый. Определенная логика в таких рекомендациях присутствует. Выполнив песчано-гравийную подсыпку на участках с таким грунтом, существует риск создать под подошвой песчаный мешок, в который может попасть вода, и силы морозного вспучивания окажут воздействие гораздо выше, чем без подушки. Такого эффекта можно избежать, применяя систему дренажа и утеплитель.

Причина попадания воды кроется в повышении пропускающей способности песчаных и глинистых грунтов около фундамента из-за нарушения естественной плотности грунта при проведении работ и прокладке коммуникаций. Попав в песчаную подсыпку, воде будет сложно уйти оттуда, так как грунт вокруг гораздо плотнее. Во время сильных морозов вспучивание будет неравномерным. Это может привести к повреждению конструкции.

Утепление вокруг фундамента

Для предотвращения воздействия морозного вспучивания грунта желательно утеплить фундамент мелкого заложения. После утепления грунт будет промерзать на малую глубину и его расширения и смещения станут незначительными, соответственно, воздействие на основание ослабнет. Если довести глубину заложения утеплителя до границы промерзания, под подошвой образуется непромерзающая зона и силы морозного вспучивания будут равны нулю.

Используя обустройство теплоизоляции грунта на ширину около метра от фундамента, можно полностью избавиться от воздействия вспучивания в холодный период года. Это поспособствует и утеплению дома, ведь само тело фундамента очень хорошо проводит холод и может способствовать промерзанию грунта под строением.

После обустройства фундамент нельзя оставлять под зиму ненагруженным. Необходимо возвести хотя бы часть строения до минусовых температур, иначе силы морозного вспучивания грунта могут неравномерно поднять фундамент из земли.

Утепление мелкозаглубленного фундамента пенополистиролом. Утеплитель Пеноплэкс® Фундамент

Технология обустройства 

Ленточный фундамент малого заложения (ЛФМЗ) — распространенных тип фундаментов во всех климатических регионах России. 

 Ленточный фундамент из монолитного железобетона  прост в исполнении, в нем нет швов, его структура однородна, что очень важно для заглубленных конструкций.

Ленточный фундамент малого заложения располагается на глубине 30-40 см. Чтобы основание под фундаментом находилось в неизменном состоянии, пучинистый грунт заменяется на непучинистый: щебень с песком.

Для всех типов ленточных фундаментов: с вентилируемым подпольем и с полами по грунту применяется эффективная теплоизоляция из высококачественного экструзионного пенополистирола ПЕНОПЛЭКС ФУНДАМЕНТ®. Ленточные фундаменты в случае исполнения с полами по грунту, имеют вертикальную изоляцию, расположенную с внешней стороны от подошвы до отметки окончания цоколя и являются теплоизолятором. Утепление отмостки ленточного фундамента располагают горизонтально на уровне основания фундамента. Чем холоднее климат, тем шире должна быть отмостка и тем толще должен быть ее слой.

Правила расчета и проектирования

Проектирование ленточного фундамента малого заложения должны выполнять проектировщики, имеющие соответствующие знания и квалификацию. За основу принимают решение, которое удовлетворит по надежности, обеспечит долговечность и экономичность конструкции на всех стадиях строительства и эксплуатации. 

Фундаменты проектируются на основе нормативных документов и с учетом:

  • Результатов    инженерно-геологических и гидрогеологических изысканий для площадки строительства;

  • Климатических условий района строительства;

  • Нагрузок, действующих на фундаменты;   

Техническое решение по ленточному фундаменту малого заложения от ПЕНОПЛЭКС®

ПЕНОПЛЭКС® — для ленточных фундаментов малого заложения (ЛФМЗ)

На большей части России зимой грунт промерзает на глубину до 2,5 метров.

Жители загородных домов часто сталкиваются с явлением морозного пучения. Морозное пучение – это увеличение объема влажного грунта вследствие его промерзания. 

При отрицательных температурах атмосферного воздуха объем влажного грунта при замерзании увеличивается в объеме. Например, глина может подниматься на 10-15%. Силы морозного пучения действуют на конструкцию неравномерно — подъем грунта под разными частями фундамента может осуществляться на различную высоту.

Вероятность морозного пучения зависит от типа грунта, его физических и механических характеристик, климатических особенностях, уровня грунтовых вод, типа фундамента.

Под действием больших нагрузок от грунта фундамент может подниматься, деформироваться с образованием трещин и возможным последующим разрушением основания. Минимизировать воздействие пучения грунтов на фундамент можно расположив по периметру дома дренаж и утепленную отмостку. Она не даст промерзнуть грунту в зоне расположения фундаментной ленты.  Защитить от промерзания и морозного пучения подземные конструкции поможет ПЕНОПЛЭКС ФУНДАМЕНТ®.

Почему ПЕНОПЛЭКС ФУНДАМЕНТ® — лучшее решение по сравнению с другими материалами?

На долю фундаментов и цокольных этажей приходится около 10% всех теплопотерь здания. Утепление заглубленной части здания в случае устройства ленточного фундамента с полами по грунту, сокращает утечку тепла и защищает конструкцию фундамента от промерзания. Важно: конструкция пола по грунту также должна быть утеплена для защиты от потерь тепла.

Высокоэффективная теплоизоляция из экструзионного пенополистирола обладает высокой прочностью на сжатие при 10% линейной деформации и составляет для ПЕНОПЛЭКС ФУНДАМЕНТ® не менее 0,3 МПа (30 т/м2).

Теплоизоляционные плиты из экструзионного пенополистирола абсолютно стабильны с точки зрения геометрических размеров и физических свойств.

Важной характеристикой плит ПЕНОПЛЭКС ФУНДАМЕНТ® является практически нулевое водопоглощение. Это значит, что конструкция фундамента и будущего дома надежно защищена от влаги из земли и воздуха. Эффективный утеплитель предотвратит трещины, деформации и разрушения.

Утеплитель ПЕНОПЛЭКС ФУНДАМЕНТ® обладает высокими теплозащитными характеристиками — коэффициент теплопроводности материала составляет не более 0,034 Вт/ м∙°С.

Теплотехнические свойства неизменны на протяжении всего срока эксплуатации, который составляет более 50 лет.

Мелкозаглубленный ленточный фундамент своими руками

Ленточный мелкозаглубленный фундамент

Началом строительства любого здания является закладка фундамента. При выборе типа основания следует учитывать различные факторы, начиная от особенностей грунта и заканчивая конструктивными особенностями основного строения. Последнее время популярностью пользуется мелкозаглубленный ленточный фундамент, это объясняется его универсальностью, небольшими затратами на строительные работы и возможностью возвести конструкцию без применения тяжелой строительной техники.

Когда используется фундамент мелкого заложения

Такое основание можно смело возводить под легкие загородные строения небольшой этажности. Это могут быть дома из дерева и его разновидностей, из газосиликатных и пенобетонных блоков, каркасно-щитовые сооружения. Не исключено использование мелкозаглубленного фундамента под кирпичные дома при условии, что стены будут иметь незначительную толщину.

Высота строений, возведенных на фундаменте мелкого заложения не должна превышать трех этажей.

Где используется мелкозаглубленное основание

Кроме этого мелкозаглубленное основание подходит для строительства на грунтах, склонных к пучению, так как небольшое заглубление защищает конструкцию от воздействий пучинистого грунта.

к оглавлению ↑

Особенности возведения мелкозаглубленного основания

Выбирая для дома фундамент мелкого заложения, следует учитывать некоторые особенности его возведения:

Нюансы мелкозаглубленного фундамента

  • Такое основание требует обязательной защиты от осадков. Поэтому очень важно предусмотреть организацию водосточной и дренажной системы. Это позволит сместить большую воду от линии фундамента. В наших предыдущих статьях есть подробная информация о том, как сделать дренаж фундамента.
  • Одним из способов защиты мелкозаглубленного фундамента от осадков и поверхностных вод является отмостка. Большинство профессиональных строителей настаивают на ее обустройстве. Узнайте больше из нашей статьи: для чего нужна отмостка и как ее обустроить.
  • При самостоятельном изготовлении такого фундамента лучше всего привлечь для работы большое количество людей, чтобы обеспечить быстрое приготовление бетона и его одноразовую заливку.
  • В процессе строительства мелкозаглубленного основания следует использовать только высококачественный бетон. Читайте подробную статью о том, какой цемент лучше использовать для качественного бетона.
  • Главной особенностью такого типа фундамента является необходимость завершения основного строительства до наступления морозов, так как такое основание нельзя оставлять на зиму.
к оглавлению ↑

Что следует принимать во внимание при строительстве МЗЛФ

Очень важным фактором является тип грунта на участке. Дело в том, что на грунтах органического происхождения и на глине строительство мелкозаглубленного ленточного фундамента запрещается.

Не меньшее значение имеет уровень грунтовых вод. Очень близкое их расположение может стать причиной быстрого разрушения бетонной ленты мелкого заложения.

Рельеф местности определяет степень сложности возведения мелкозаглубленного фундамента. При сильном перепаде высоты лучше возвести фундамент другого типа. Ранее мы подробно писали об устройстве фундамента на склоне.

к оглавлению ↑

Правила выполнения расчетов нагрузки на мелкозаглубленный ленточный фундамент

При выполнении расчетов нагрузки на фундамент мелкого заложения важно учесть все параметры. Общая нагрузка на основание дома может быть постоянной и переменной. В первом случае речь идет о следующем:

  • Конструкция здания и его особенности.
  • Этажность строения и его общая высота.
  • Материал, который планируется использовать для возведения стен и перегородок здания.
  • Нагрузка от кровельной конструкции, включая вес кровельного материала.

Кроме того следует учитывать сезонные нагрузки от осадков, особенно в зимнее время. Именно зимой снежная масса на крыше дома оказывает большое давление.

К нагрузкам переменного типа относится количество жильцов, вес мебели и подобные факторы.

к оглавлению ↑

Технология строительства МЗЛФ

Мелкозаглубленная бетонная лента основания возводится достаточно просто, поэтому все работы доступны для самостоятельного выполнения. Кроме того для этого процесса потребуется несколько помощников, а вот без тяжелой строительной техники можно обойтись.

Набор инструментов для работы

Строительство ленточного мелкозаглубленного основания требует набора самых простых инструментов:

Наборы инструментов

  • Лопата, можно приготовить совковую и штыковую лопату.
  • Молоток и кувалда.
  • Электрическая дрель, болгарка с дисками, шуруповерт.
  • Рулетка и строительный уровень.
  • Обычная веревка или строительный шнур.
к оглавлению ↑

Траншея

При определении ширины траншеи учитывается ширина стены и размер толщина опалубочной конструкции. Непосредственно монолит фундамента должен получиться вровень со стеной, но с учетом опалубки ширина траншеи должна быть немного больше. Если строительство ведется на сыпучем или пучинистом грунте, то следует еще немного увеличить этот параметр траншеи.

Прежде чем приступить к рытью траншеи необходимо сделать разметку участка, используя для этого деревянные колышки и строительный шнур или веревку. Колышки вбивают по углам будущего фундамента, а шнур натягивают между ними по периметру. При этом следует отметить и внутренний, и наружный периметр.

Если строительство не требует точных расчетов мелкозаглубленной бетонной ленты, то глубина заложения определяется расположением слоя твердой глины. В этом случае дно траншеи следует опустить на 25-30 см ниже верхнего уровня глиняного слоя.

Копка траншеи

Для общего ознакомления следует сказать, что грунт чаще всего представляет собой следующую структуру:

  • Верхние 10 см – слой плодородной почвы.
  • Следующие 10-20 см занимает смесь песка и глины.
  • Ниже этого слоя располагается твердая глина, копать которую достаточно трудно.

Дно траншеи следует углубить примерно на 30 см, чтобы соорудить фундамент и подушку для него. Таким образом, общая глубина фундамента мелкого заложения составляет около 0,7 метра. Такой параметр вполне соответствует требованиям, которые предъявляются при строительстве каркасных, щитовых и других строений небольшого веса.

к оглавлению ↑

Создание подушки

Чтобы сезонные подвижки грунта и другие изменения в почве равномерно распределялись по всей площади подошву фундамента, необходимо создать своеобразную подушку из песка и щебня. Песчаный слой должен иметь толщину около 5 см. песок засыпают в траншею, разравнивают, поливают водой и тщательно утрамбовывают. Щебень насыпают слоем такой же высоты, хорошо разравнивают, уплотняют и заливают жидким цементным раствором. В результате выполненных действий получается подошва фундамента.

к оглавлению ↑

Армирование

Армируем МЗЛФ

Прочность и надежность любого фундамента обеспечивает каркас из арматурных прутьев. Не рекомендуется пренебрегать созданием армирующего пояса, так как он принимает на себя основную нагрузку. По этой же причине не следует экономить на арматуре или использовать элементы низкого качества.

Для создания армирующего пояса необходимо взять прутки арматуры сечение 10-12 мм и связать их, создавая два уровня по два прутка. Ширина и высота армирующего каркаса определяется параметрами фундамента, от каждого края фундамента арматура должна отступать на 5 см. основные прутья каркаса нужно обязательно связать между собой вертикальными и поперечными прутками. Для вязки лучше всего использовать специальную мягкую проволоку. При необходимости соединения прутьев по длине важно делать нахлест концов арматуры в 10-15 см.

к оглавлению ↑

Опалубочная конструкция

Опалубку можно возводить перед сборкой армирующего пояса, но для удобства этот этап немного отодвигают. Дело в том, что в готовой опалубочной конструкции вязать каркас намного сложнее.

Основное предназначение опалубки – формирование ровных стенок бетонной ленты, поэтому для ее изготовления необходимо использовать щиты, сколоченные из досок или фанеры. Внутренняя часть щитов должна быть максимально гладкой, поэтому доски хорошо обрабатывают (узнайте, как выбрать качественные доски для опалубки). Чтобы конструкция смогла удержать внутри тяжелую бетонную массу, рекомендуется сделать подпорки и перемычки. Подпорки устанавливают с внешней стороны конструкции на расстоянии 50-60 см, перемычки закрепляют по верхнему краю щитов, чтобы опалубка не разъехалась под давлением бетона.

к оглавлению ↑

Заливка бетона

Качественный фундамент может получиться только при использовании качественно приготовленного бетона. Поэтому идеальным вариантом считается раствор, приготовленный в заводских условиях. Большинство опытных мастеров советуют по возможности использовать именно этот вариант. Однако при незначительном бюджете строительства экономия требуется на каждом этапе, включая приготовление бетона. Отличным решение проблемы может стать мобильная бетономешалка, ее можно взять в аренду, что существенно сэкономит средства.

Качество бетона также зависит от используемых компонентов и их количества, следовательно, соблюдение пропорций и качественные ингредиенты помогут изготовить прочное и надежное основание для дома или другой постройки.

Заливку бетона рекомендуется выполнять в один прием, при этом толщина одного слоя не должна превышать 20-25 см. После заливки одной порции необходимо уплотнить бетонную массу, для этой цели применяют вибратор или обычный металлический прут. В последнем случае бетон осторожно протыкают в нескольких местах, удаляя пузырьки воздуха. Уплотнение бетонного раствора способствует повышению прочности всего основания.

По окончании заливки бетонной массы поверхность фундамента хорошо разравнивают и оставляют на 28-30 дней, чтобы бетон застыл и набрал необходимую прочность. В течение этого времени фундамент защищают от мусора и осадков, накрывая его полиэтиленовой пленкой. Кроме того в жаркие дни поверхность постоянно опрыскивают водой, чтобы бетон не растрескивался. Возможно, Вам также будет интересно узнать об уходе за фундаментом после заливки.

к оглавлению ↑

Утепление и гидроизоляция

Чтобы избежать промерзания фундамента мелкого заложения, не стоит пренебрегать утеплением и гидроизоляцией основания. При этом защита должна захватывать и вертикальные, и горизонтальные стенки.

Ленточный фундамент мелкого заложения можно сделать своими руками. При этом необходимо принять во внимание основные факторы, оказывающие влияние на качество основания, учесть особенности возведения фундамента такого типа и соблюдать технологию его строительства.

    

их виды и условия применения

Внешний вид фундамента мелкого заложения

Существует множество разновидностей фундаментов, позволяющих реализовать различные архитектурные проекты даже при максимально негативных условиях грунта. И первое, с чем приходится бороться застройщикам, это – повышенная пучинистость почвы, на которой будут проводиться работы. Фундаменты мелкого заложения в данном случае являются оптимальным решением для частного строительства на мелких песках, супесях, суглинках и глинистых грунтах.

Основное понятие

Главная проблема сложных грунтов – пучнистость во время промерзания, что заставляет их значительно увеличиваться в объеме. Этот фактор приводит к постепенному разрушению фундамента и всей постройки. Этого можно избежать уравновешиванием выталкивающей силы повышением нагрузки на фундамент, то есть – весом здания, но частные дома и дачи относятся к легким постройкам, поэтому глубокие типы фундаментов, в том числе – и свайные, здесь не подходят. Решением проблемы является фундамент мелкого заложения.

Само название конструкции уже дает понять, что такое фундаменты мелкого заложения (ФМЗ). Глубина его заложения составляет от 40 до 50 см, что значительно уменьшает воздействие грунта во время пучения на боковую площадь стенок строения.

Минимальная глубина фундамента способствует снижению финансовых затрат и времени на его укладку минимум в 2 раза.

В данном случае требуется значительно меньше бетона, щебня или песка для выполнения подложки и материала для сооружения опалубки. Составляющими конструкции являются:

  • обрез – это верхняя часть, принимающая нагрузку от дома;
  • нижняя часть, передающая нагрузку;
  • боковые части, то есть стены.

Такие фундаменты не строятся непосредственно на грунте, их монтируют на подушке из песка, мелкозернистого щебня или шлака, предварительно качественно утрамбованного.

Примерная схема с заложением подушки из песка

В каких случаях используются фундаменты мелкого заложения

Данный вид строительной основы является достаточно универсальным, использовать его можно при сооружении следующих конструкций:

  • деревянных домов;
  • домов из легких материалов, например, пенобетона;
  • небольших кирпичных построек;
  • домов с небольшим количеством этажей;
  • подвалов.

ФМЗ используются при низком уровне грунтовых вод, не приводящих к вспучиванию грунта.

Виды ФМЗ

Разновидности фундаментов классифицируются пор способу заложения:

  • монолитные с арматурой, устанавливаемой лишь на плитной его части;
  • колонные;
  • сборные с использованием отдельных бетонных блоков;
  • сборно-монолитные: бетон заливается в промежутки между плитами.

Также их разделяют по виду материалов:

  • дерево;
  • камень;
  • бетон;
  • армированный бетон.
Как выглядит ФМЗ ленточного типа

Ленточный тип фундамента

Самыми видами конструкций мелкого заложения являются ленточные фундаменты. В качестве оптимальной основы для их строительства можно выделить материковый, то есть – естественный грунт. Такая основа станет актуальной для дальнейшего возведения сооружения из таких материалов, как саман, кирпич, небольшие бетонные блоки, шлакоблок.

Ленточный фундамент мелкого заложения отличается простотой сооружения и минимальным сроком работ. На «отдых» конструкции также требуется от нескольких дней до месяца.

В качестве материала для их возведения используется:

  • бетон;
  • кирпич;
  • бут;
  • бутобетон.

Наиболее трудоемким является вариант из бута, где небольшие камни соединяются между собой при помощи бетонного раствора. Для бутобетонной основы следует выстраивать опалубку, бут и колотый кирпич закладываются в нее и впоследствии заливаются бетоном.

При необходимости конструкция армируется изнутри для повышения прочности.

Этапы возведения ленточного фундамента мелкого заложения

Несмотря на всю простоту строительства ФМЗ, он требует правильного выполнения всех работ. В противном случае вместо того, чтобы устранить недостатки мучнистого грунта, он попросту деформируется от веса здания. Процесс строительства предполагает следующие действия:

  1. Подготовительные работы, включающие в себя очистку и выравнивание территории.
  2. Разметка внутренних и внешних углов.
  3. Рытье котлована и выравнивание его дна. При необходимости стенки фундамента дополнительно укрепляются закладным или шпунтовым методом.
  4. Закладка подушки, назначение которой выравнивание дна. Для определения ее материала желательно сделать анализ почвы на наличие грунтовых вод.
  5. Утрамбовка подушки.
  6. Монтаж деревянной опалубки. На ее внутреннюю поверхность можно нанести слой смолы или уложить гидроизоляционный материал.
  7. Монтаж каркаса из арматуры. Он выполняется из прутьев сечением 1,2 см, их стыки соединяются при помощи хомутов или путем сварки. Углы стыков можно соединять металлическими стержнями для увеличения прочности конструкции. Для бутового или кирпичного фундамента применяется слой засыпки.
  8. Заливка опалубки бетоном.

При заливке опалубки используется бетон маркой не менее 200. Для увеличения прочности фундамента следует поэтапно делать слои толщиной 15-20 см. Перед заливкой опалубку необходимо смачивать.

ФМЗ ленточного типа на завершительной стадии работ

Особенности возведения плитного фундамента мелкого заложения

Плитный фундамент является более надежным и долговечным по сравнению с ленточным, потому его часто применяют в строительстве на сложных грунтах с высоким уровнем вод. Затраты на него более существенны, но они оправдываются отсутствием необходимости выполнения дополнительных земляных работ.

Строительство основания данного типа включает в себя проведение следующих работ:

  1. Выравнивание поверхности, обозначение разметки.
  2. Снятие верхнего слоя грунта по всей площади фундамента. В месте пролегания более плотного слоя, дно рва выравнивается и трамбуется.
  3. При повышенной влажности почвы на дно траншеи укладываются пластиковые трубы и покрываются геотекстилем. Предотвращение промерзаний исключит утепление фундамента со всех сторон.
  4. Установка подушки под плиты. Ее толщина должна составлять 15-20 см. Материал – песок или щебень, который в процессе закладки тщательно трамбуется и поливается водой.
  5. Укладка гидроизоляции и пенополистирола либо пенопласта поверх подушки.
  6. Монтаж опалубки, она, как правило, выполняется из бруса, ширина которого будет равняться толщина фундамента.
  7. Монтаж двух слоев решетки из арматуры.
  8. Опалубка заливается бетоном марки не ниже 200. Делать это лучше в несколько слоев, поливая их водой для предотвращения быстрого высыхания материала и появления трещин.

Основная особенность плиточного фундамента – цельная, монолитная конструкция. Это – плита под домом. Его поверхность выполняет функцию пола для будущего сооружения, что полностью устраняет возможность деформации основы здания.

Установка столбчатого фундамента мелкого заложения

Этот тип основания подходит для бань и небольших деревянных домов, а также сооружений из легких строительных материалов, например – летние домики из гипсокартона или ДСП. Основное преимущество такого фундамента – быстрое возведение и минимальные затраты на строительство. Оно включает в себя такие этапы:

  1. Проектирование и расчет фундамента. Специалисты рекомендуют провести лабораторный анализ грунта для того, чтобы определить точную глубину столбов в зависимости от глубины его промерзания.
  2. Расчет расстояния между столбами (для монолитных изделий это – 100-120 см).
  3. Выполнение разметки.
  4. Выкапывание ямы по периметру фундамента, ее толщина должна соответствовать сечению столбов.
  5. Яма засыпается щебнем толщиной до 20 см, он тщательно трамбуется.
  6. Выполнение армированной конструкции. Сначала устанавливаются прутья на ширине фундамента, затем к ним присоединяются продольные детали. Решетку можно монтировать как в самой яме, так на отдельной территории с последующим погружением конструкции в траншею.
  7. Заливка бетоном марки 250.
  8. Выполнение короба из длинных обрезных досок, он не должен иметь дна.
  9. прикрепление опалубки к заранее возведенным конструкциям из арматуры.
  10. Выполнение заливки опалубок цементным раствором той же марки.
  11. Изготовление забирки и битумного слоя, защищающего ее от попадания влаги.

Для максимально долговечного использования данного вида фундамента стоит придерживаться нескольких простых правил:

  • правильный расчет фундамента;
  • равномерная нагрузка не его общую площадь и отдельные элементы;
  • выбор исключительно высококачественных материалов как при заливке фундамента, так и при возведении опалубок;
  • выполнение всех работ должно проводиться летом или в начале зимы.

Столбчатые элементы должны простоять от двух недель до месяца до полного затвердевания бетона.

В предоставленном ниже видео можно понять основы того, как выполняется ФМЗ:

Если придерживаться всех перечисленных выше правил, фундамент мелкого заложения станет весьма экономичным и удобным вариантом для создания основы под частное здание. Применять его следует в частном строительстве и в определенных условиях грунта.

Виды и конструкция фундаментов мелкого заложения

При планировании постройки здания первым вопросом выступает вид фундамента, который будет надежной опорой, предотвращающей влияние грунтовых вод и мороза. Для правильного конструирования фундамента ознакомимся с основными видами и правилами установки фундаментов мелкого заложения.

Оглавление:

  1. Устройство фундаментов мелкого заложения
  2. Виды фундаментов мелкого заложения
  3. Понятие и основы конструирования фундаментов мелкого заложения ленточного типа
  4. Особенности в  конструкции фундаментов мелкого заложения птитного типа
  5. Установка столбчатого фундамента мелкого заложения

Устройство фундаментов мелкого заложения

Отличительной чертой фундаментов мелкого заложения является глубина закладки, которая составляет от  40 до 90 см. Это позволяет сэкономить как трудовые, так и строительные ресурсы. Такие фундаменты не требуют большого количества бетона для заливки и толстого слоя щебенки для засыпки. Затраты на возведение фундамента мелкого заложения уменьшаются в два-три раза.

Фундаменты мелкого заложения состоят из:

  • Обреза – верхней части, которая принимает нагрузку.
  • Подошвы – нижней части, которая передает нагрузку.
  • Боковых сторон – вертикальных частей фундамента, образующих фундаментную стену.

Фундамент мелкого заложения применяется в таких случаях:

  • При постройке деревянных домов.
  • При постройке домов из легких материалов.
  • Для небольшой кирпичной постройки.
  • В малоэтажном строительстве.
  • Для небольшого подвала.
  • При низком прохождение грунтовых вод, которое не приводит к вспучиванию.

Виды фундаментов мелкого заложения

Выделяют ленточные, столбчатые и плитные фундаменты мелкого заложения, которые в свою очередь разделяются технологией конструирования, и материалами, используемыми для строительства.

Классификация фундаментов мелкого заложения по технологии конструирования:

  • Монолитные – арматура устанавливается только на плитной части фундамента.
  • Возводимые или колонные.
  • Сборные – с использованием железобетонных подушек и бетонных блоков.
  • Комбинированные или сборно-монолитные.

Типы фундаментов мелкого заложения по материалам:

  • Фундаменты сделанные из дерева.
  • Каменные фундаменты.
  • Бетонные фундаменты.
  • Железобетонные фундаменты.

Понятие и основы конструирования фундаментов мелкого заложения ленточного типа

Для ленточного фундамента, наиболее подходящим типом грунта, является материковый грунт, возникший путем естественной трамбовки. Применяют такой фундамент при сооружении здания, состоящего из кирпича, самана или небольших бетонных блоков.

Основным достоинством ленточного фундамента мелкого заложения является простота конструирования.

Согласно материалу выделяют ленточные фундаменты из:

  • Кирпича.
  • Бетона.
  • Бутобетона.
  • Бутовые.

Для сооружения бутового фундамента применяют бутовые камни, которые укладывают с помощью цементного раствора. Такие фундаменты самые трудоемкие и имеют наибольший вес. Обычная высота бутового фундамента составляет 55-65 см. Сфера использования – небольшие дачные дома или бытовки.

Для бутобетонного ленточного фундамента используют известково-цементный или цементный раствор, которым заливают основание из щебня, гравия, битого кирпича или бутовых камней.

Этапы работы над фундаментом ленточного типа:

  • Подготовка площадки под фундамент. Разравнивается и очищается от растительности поверхность.
  • Разметка площадки. Размечаем как внешние, так и внутренние углы.
  • Рытье котлована и разравнивание дна фундамента. Глубина котлована от 30 до 120 см. При необходимости, установка крепления на боковые стенки фундамента. Крепление бывает:
    • Закладное – стены фундамента укрепляются вертикальными стойками из балок и деревянными досками. Применение: обустройство котлована с наклонными стенами.
    • Шпунтовое – выполняется из шпунтовых связок: деревянных, металлических, железобетонных. Применение: расположение грунтовых вод выше дна котлована.
  • Засыпка дна котлована – сооружение подушки. Основная функция – разравнивание дна котлована. Для определения типа подушки рекомендуется сдать анализ почвы, для определения количества грунтовых вод.
  • Если грунт глинистый используется песчаная подушка. При сооружении фундамента на песчаном грунте заливают слой бетона толщиной около 100-150 мм. После засыпки данный слой уплотняется с помощью специального оборудования.
  • Установка деревянной опалубки под заливку фундамента. Для улучшения застывания бетона возможно укладывание гидроизоляционной  пленки или проведение гидроизоляции с помощью смолы.
  • Для армирования фундамента используется арматура с сечением 1,2 см. Арматурные пруты укладывают от одного угла к другому. Стыки арматуры соединяют хомутами. При дополнительном армировании углов, с помощью стержней, увеличивается дополнительная прочность фундамента.
  • Если фундамент кирпичный или бутовый укладывается слой засыпки.
  • Следующий этап – заливка опалубки. Используйте высококачественный бетон больше 200 марки. Заливать фундамент следует в несколько подходов по 15-20 см для лучшего застывания.

Совет: обязательно перед заливкой смочите опалубку водой, чтобы влага из бетона не впитывалась в опалубку.

Особенности в  конструкции фундаментов мелкого заложения птитного типа

Над насыпанным слоем песка или щебня, толщина которого составляет около 25 см, укладывают железобетонную плиту, которая является основанием фундамента плитного типа. Такой фундамент более прочный, надежный и долговечный, но и затраты на сооружение более существенны.

Достоинства фундаментов мелкого заложения плитного типа:

  • Минимальная затрата наемного труда и легкость в процессе установки. Необязательно иметь строительные навыки, чтобы соорудить такой фундамент. Главное все правильно рассчитать.
  • Высокие показатели надежности.
  • В процессе использования сооружения стены остаются целыми, так как плита надежно защищает здание от деформации.
  • Плиту, установленную в фундаменте, используют для пола нижнего этажа, что обеспечивает дополнительную экономию средств.
  • Плитный фундамент – самый оптимальный вариант для грунтов сложного типа. При установке такого фундамента не нужно проводить дополнительные земляные работы.

Инструкция по конструированию плиточного мелкозаложеного фундамента:

  • Подготовка основания. Разровняйте поверхность и сделайте разметку.
  • Снимите верхний слой грунта по всей площади фундамента. Когда доберетесь до более плотного грунта, разровняйте поверхность.
  • Если влажность грунта высокая – соорудите дренаж. Для этого выройте траншеи и установите пластиковые трубы. Сверху покройте геотекстилем.
  • Желательно утеплить фундамент пенопластом со всех сторон на 100-130 мм, для предотвращения промерзаний.
  • Следующий этап – установка подушки из песка или щебня. Тщательно утрамбуйте, поливая водой каждый отдельный слой. Толщина подушки 10-20 см.
  • Сверху подушки уложите пенополистирол для утепления.
  • Возможен вариант использования готовой железобетонной плиты. Тогда после установления подушки устанавливают такую плиту, которая в дальнейшем будет выступать и в качестве фундамента, и в качестве пола.
  • Если же плиту сооружают на месте, тогда делают опалубку. Для опалубки лучше всего подойдет брус. Ширина опалубки равна ширине фундамента. Закрепите опалубку и утеплите гидроизоляционной пленкой.
  • Для создания более прочной конструкции армировать лучше двумя слоями. Для первого слоя подойдет арматура 12-15 мм, а для второго – ячейки 20*20 см.
  • Заливаем основание – плиту. Делается заливка поэтапно, для более прочного высыхания бетона. Обязательно применяйте оборудование для устранения пузырьков воздуха в бетоне.

Совет: для предотвращения трещин при  быстром высыхании бетона поливайте плиту водой или накройте полиэтиленовой пленкой.

Установка столбчатого фундамента мелкого заложения

Такой тип фундамента отлично подходит для строительства бани, помещений хозяйственного назначения или небольшого сооружения. Иногда такой фундамент применяют при строительстве деревянных домов.

К преимуществам столбчатых мелкозаложеных фундаментов относятся:

  • Незначительное количество арматуры.
  • Короткие строки изготовления.
  • Минимальные земляные работы.
  • Устойчивость к пучению или к заморозке грунта.

Этапы работы над столбчатым фундаментом:

  • Для начала нужно спроектировать и рассчитать периметр фундамента. Лабораторно определите плотность грунта. Далее рассчитывается длина столба, исходя из глубины промерзания.
  • От массивности здания зависит толщина столбов, а также промежуток между ними. Если столбы монолитные, расстояние между ними примерно 150-200 см.
  • Далее сделайте разметку на грунте.
  • Выкопайте ямы по периметру фундамента, исходя из толщины столбов.
  • Следующий этап – засыпка. Желательно использовать слой щебня толщиной около 10 см. Хорошо утрамбуйте этот слой.
  • Армирование выполняется арматурой с сечением 100-120 мм. Сначала вырезают прутья, длиной 30-40 см. Затем делают решетку, связывая прутья хомутами.
  • Эти решетки укладывают на дно, засыпанное щебнем.

Совет: Положите под решетки несколько обломков кирпичей для обеспечения надежности бетонной массы при заливке.

  • Подушки заливают бетоном марки 250. Перед установкой опалубки под заливку столба должно пройти 7-10 дней.
  • Из обрезных досок делают опалубку. Получается длинный короб без дна.
  • Опалубку прикрепляют к заранее выведенной арматуре и начинают заливку. С помощью глубинного вибратора убирают пузырьки воздуха из бетонной массы. Используйте бетон такой же марки, как и при заливке подушки.
  • В завершении заливки установите металлический уголок.
  • Через неделю снимите опалубку, а спустя три недели сделайте обвязку.
  • Для предотвращения попадания снега, грязи или мусора под фундамент делают забирку.  Для изготовления используют кирпич или камень.
  • Чтобы обеспечить гидроизоляции на забирку укладывают битум, а затем рубероид.

Для долгосрочного функционирования фундамента необходимо помнить о таких правилах:

  • Правильные расчеты глубины фундамента – исключат проседание.
  • Нагрузка на опоры должна быть равномерной.
  • Используйте только высококачественные материалы. Ведь от прочности фундамента зависит долговечность строения.
  • Обязательно проведите оценку грунта в лаборатории.
  • Лучшее время для строительства фундамента лето или начало осени.
  • Монолитные конструкции сооружаются с обязательным вибрированием бетона.

 

 

фундаментов зданий - Designing Buildings Wiki

Фундаменты служат опорой для конструкций, передавая их нагрузку на слои почвы или породы, которые обладают достаточной несущей способностью и подходящими характеристиками осадки для их поддержки.

Существует очень широкий диапазон типов фундаментов, подходящих для различных применений, в зависимости от таких факторов, как:

В широком смысле фундаменты можно разделить на мелкие и глубокие.

[править]

Ленточный фундамент обеспечивает непрерывную полосу опоры для линейной конструкции, такой как стена. Для получения дополнительной информации см. Ленточный фундамент.

Фундаменты для засыпки траншеи представляют собой разновидность ленточных фундаментов, при которых выемка траншеи почти полностью залита бетоном. Для получения дополнительной информации см .: Фундамент для засыпки траншеи.

Фундаменты из щебеночных траншей - это еще одна разновидность фундаментов для засыпки траншеи и традиционный метод строительства, при котором используется рыхлый камень или щебень для минимизации использования бетона и улучшения дренажа. Для получения дополнительной информации см. Фундаменты из щебеночных траншей.

[править] Падовые основания

Фундаменты

- это прямоугольные или круглые опоры, используемые для поддержки локализованных нагрузок, таких как колонны. Для получения дополнительной информации см. Фундаменты площадки.

[править] Плотные фундаменты

Плотные фундаменты - это плиты, которые покрывают большую площадь, часто всю площадь здания, и подходят там, где грунтовые условия плохие, вероятна оседание, или где может быть непрактично создавать отдельные ленточные или блочные фундаменты для большого количества индивидуальные нагрузки. Фундаменты на плотах могут включать балки или утолщенные участки для обеспечения дополнительной поддержки при определенных нагрузках. Для получения дополнительной информации см. Фундаменты на плотах.

[править] Сваи

Свайные фундаменты - длинные, тонкие, колонны, как правило, из стали или железобетона, а иногда и из дерева.

Обычно сваи классифицируются как; сваи с торцевыми опорами (где большая часть трения возникает у носка сваи, опираясь на твердый слой) или фрикционные сваи (где большая часть несущей способности сваи создается за счет касательных напряжений по сторонам сваи, подходит, когда более твердые слои слишком глубоки).

Чаще всего встречаются сваи; забивные сваи, предварительно изготовленные за пределами площадки, а затем забиваемые в землю, или буронабивные сваи, которые заливаются на месте. Если бурение и заливка производятся одновременно, сваи называются сваями непрерывного действия (CFA).

Для получения дополнительной информации см. Свайные фундаменты.

[править] Мини-сваи (или микрогруды / микрошваи)

Мини-сваи используются там, где доступ ограничен, например, для опорных конструкций, пострадавших от осадки.Это могут быть забивные или винтовые сваи. Для получения дополнительной информации см. Micropiles.

[править] Свайные стены

Путем размещения свай непосредственно рядом друг с другом можно создать постоянную или временную подпорную стену. Это могут быть близко расположенные смежные стены свай или пересекающиеся секущие стены, которые в зависимости от состава вторичных промежуточных свай могут быть твердыми / мягкими, твердыми / твердыми или твердыми / твердыми секущими стенами.

[править] Перегородки

Мембранные стены изготавливаются путем выкапывания глубокой траншеи, обрушение которой предотвращается за счет заполнения инженерной жидкостью, такой как бентонит, а затем траншея заполняется железобетонными панелями, стыки между которыми могут быть водонепроницаемыми.

Обычно используется для строительства сверху вниз, когда подвал сооружается одновременно с наземными работами.

Для получения дополнительной информации см. Мембранная перегородка.

[править] Кессон

Кессоны - это водонепроницаемые удерживающие конструкции, погруженные в землю путем удаления материала со дна, обычно это может быть подходящим для строительных конструкций ниже уровня воды. Для получения дополнительной информации см. Кессон.

[править] Компенсационные фонды

Если выкопано очень большое количество материала (например, если есть глубокий подвал), может быть достаточно, чтобы снятие напряжения из-за выемки грунта было равно приложенному напряжению от новой конструкции.В результате должно быть небольшое эффективное изменение напряжения и небольшое урегулирование.

Для получения дополнительной информации см. Компенсированный фундамент.

[править] Якоря грунтовые

Грунтовые анкеры переносят очень высокие нагрузки за счет использования анкера с цементным раствором для механической передачи нагрузки от связки на землю. Они могут быть предварительно натянуты или растянуты приложенной нагрузкой.

Для получения дополнительной информации см. Анкер заземления.

ФУНДАМЕНТОВ: ЛЕГКИЙ СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЛУЧШЕГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ | by Eunice Edeoghon

Фундаменты - это горизонтальные или вертикальные структурные элементы, которые поддерживают конструкции и передают нагрузки на грунт при оптимальных затратах.Хороший фундамент способен:

1. Повышать устойчивость конструкции

2. Распределять вес конструкции на большой площади почвы

3. Избегать неравномерного оседания

4. Предотвращать боковое смещение конструкции

Глобально , существуют разные виды грунтов с разной несущей способностью. Таким образом, в зависимости от профиля почвы, размера и нагрузки конструкции инженеры выбрали наиболее подходящий из различных типов фундамента для строительных проектов.Эти различные типы обсуждаются в дальнейшем.

ВИДЫ ФУНДАМЕНТОВ И ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ

Фундаменты можно в общих чертах классифицировать как:

1. Неглубокий фундамент

2. Глубокий фундамент

Неглубокий фундамент

Неглубокий фундамент - это фундаменты, расположенные около готовой поверхности земли. Применяется на участках с высокой несущей способностью почвы на небольшой глубине. Как правило, глубина фундамента меньше ширины фундамента или меньше 3 метров.Здесь на несущую способность фундамента влияют условия поверхности. Типы фундаментов в соответствии с этим включают:

· Отдельное основание или изолированное основание или фундамент с подушками

Он используется, когда нагрузка от конструкции воспринимается колоннами (рис. 3). Обычно каждая колонна имеет собственное основание, которое может быть прямоугольной, квадратной или круглой формы. Это подходит, когда колонны не плотно упакованы и нагрузка на конструкцию относительно низкая. больше фундаментов площадок объединяются, потому что колонны расположены достаточно близко, а их изолированные опоры пересекают друг друга.Задача - добиться равномерного распределения нагрузок по всей площади опоры. Его также можно использовать для предотвращения пересечения фундаментом фундамента линии собственности (как показано на рис. 4).

РИС. 4: КОМБИНИРОВАННЫЙ ФУНДАМЕНТ

· Стеновой фундамент или ленточный фундамент

Он используется для распределения нагрузок несущих конструкций. стены к земле. Ширина фундамента стены обычно в 2–3 раза превышает ширину стены фундамента. Он распределяет вес материала по большей площади, обеспечивая лучшую устойчивость.Используется там, где у вас прочная почвенная основа, и на не заболоченных территориях. Как правило, чем слабее почва, тем шире полоса.

РИС. 5: ВИДЫ ЛЕНТЫ ФУНДАМЕНТА

· Плотный или матовый фундамент

Они распределены по всей площади здания, чтобы выдерживать структурные нагрузки от колонн и стен. Это в значительной степени решает проблему дифференциальной осадки, с которой сталкиваются вышеупомянутые типы фундаментов. Бетон покрывает это основание от основания фундамента до немецкого пола, также известное как DPC (Damp Proof Course).Чаще всего они используются при строительстве подвальных помещений. Он подходит для участков с песчаным и рыхлым грунтом, то есть с плохой несущей способностью грунта, где конструкция будет подвергаться ударам и толчкам, или на заболоченных участках, хотя в этом случае здание должно иметь меньшую этажность.

РИС. 6: ИНЖЕНЕРЫ, РАБОТАЮЩИЕ НА ФУНДАМЕ МАТЕРИАЛА IN-SITUFIG 7: ВИДЫ ФУНДАМЕНТА ПЛОТА

· Консольная или ленточная опора

Это фундаменты, которые похожи на комбинированные опоры в том, что они состоят из двух или более опор колонн, которые хорошо соединены бетонной ленточной балкой.Фундаменты под колонны строятся индивидуально и соединяются стропильной балкой. Его также можно использовать для предотвращения пересечения фундамента линией собственности.

РИС. 8: ФУНДАМЕНТ РЕМНЯ РИСУНОК 9: ВИДЫ ФУНДАМЕНТА ЛЕНТЫ

Глубокий фундамент

Фундамент мелкого заложения может быть неэкономичным или даже невозможным, если несущая способность почвы у поверхности слишком низкая. В этих случаях используются глубокие фундаменты для передачи нагрузок на более прочный слой, который может располагаться на значительной глубине ниже поверхности земли.Нагрузка передается через поверхностное трение и концевую опору

· Свайный фундамент

Свая представляет собой тонкий элемент с небольшой площадью поперечного сечения по сравнению с его длиной. Сваи передают нагрузки либо поверхностным трением, либо опорой. Через колонны тяжелые нагрузки передаются на твердые слои почвы, которые находятся намного ниже уровня земли; предотвращение подъема конструкции из-за боковых нагрузок, таких как землетрясения и силы ветра. Подходит для многоэтажных домов. Он используется в заболоченных районах и там, где несущая способность почвы у поверхности относительно низкая, а верхний слой почвы по своей природе сжимается.В дополнение к опорным конструкциям сваи также используются для анкеровки конструкций против подъемных сил и для оказания помощи конструкциям в сопротивлении боковым и опрокидывающим силам.

РИС. 7: СВАЙНЫЙ ФУНДАМЕНТ

· Просверленные стволы или кессонный фундамент

Они похожи на свайные фундаменты, за исключением того, что они залиты на месте. Он подходит для мягких глин и рыхлых водоносных гранулированных почв или там, где существуют артезианские водоносные горизонты. Кессон - это непроницаемая конструкция, которую можно спустить на воду в желаемом месте, а затем опустить на место до желаемого уровня, а затем заполнить бетоном, который в конечном итоге превращается в фундамент.В основном он используется в качестве опор мостов и в сооружениях, требующих фундамента под водоемами. Снижает шум и вибрацию. Он выдерживает нагрузки от конструкции за счет сопротивления вала и / или сопротивления пальцев ног.

РИС. 8: CAISSON FOUNDATION

· Фундамент пирса

Пирс - это подземная конструкция, которая передает более тяжелую нагрузку, которая не может быть передана мелким фундаментом. Обычно он более мелкий, чем свайный фундамент. В отличие от сваи, он может передавать нагрузку за счет опоры, а не за счет поверхностного трения.Он используется там, где твердые пласты породы лежат под разложившимся слоем породы наверху, где на почву должна передаваться большая нагрузка и где верхний слой почвы представляет собой жесткую глину, которая сопротивляется забиванию несущей сваи

РИС. Фундамент включает:

· Скамейный или ступенчатый фундамент

Предлагает решение для поиска фундамента для неровной (неровной) местности. Здесь котлованы выполнены ступенями одинаковой глубины и длины (рис. 10).Цель состоит в том, чтобы избежать ненужной резки и заполнения, что минимизирует затраты. Цоколь конструкции должен начинаться за самой высокой точкой земли. Иногда железобетонную сваю забивают по самому нижнему основанию фундамента для предотвращения бокового смещения

РИС. 10: НАКЛОННЫЙ ИЛИ СТУПЕНЧАТЫЙ ФУНДАМЕНТ

· Фундамент с перевернутой аркой

Используется в местах слабых грунтов и в местах, где ведется глубокая выемка грунта. невозможно или нагрузка конструкции сосредоточена на столбах.Расположение столбов определяет пролет арок. Толщина арочного кольца должна быть больше или равна 30 см.

РИС. 11: ФУНДАМЕНТ ПЕРЕВЕРНУТОЙ АРКИ

· Фундамент ростверка

Он подходит для участков с очень низкой несущей способностью почвы, но при этом требуется очень массивная нагрузка. Они предусмотрены для строительства опор.

РИС. 12: ИЗОМЕТРИЧЕСКИЙ ВИД ФУНДАМЕНТОВ РЕШЕТКИ РИСУНОК 13: ФУНДАМЕНТ РЕШЕТКИ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Фундамент - самая важная часть конструкции, и необходимо уделить серьезное внимание выбору наилучшего типа, который будет поддерживать конструкцию.Основание для этого выбора будет варьироваться от участка к участку и от здания к зданию. Кроме того, стоимость также может быть определяющим фактором. Если фундамент рухнет, все здание рухнет. Таким образом, инженеры должны сделать это главным приоритетом во время строительства, чтобы избежать задержек в проектах и ​​обеспечить надлежащее финансовое управление.

Типы неглубоких фундаментов и использование неглубоких фундаментов

Что такое неглубокие фундаменты?

Фундамент мелкого заложения - фундамент, ширина которого больше его глубины.Они размещаются чуть ниже самой нижней части колонны или стены, которую они поддерживают.

Фундамент - это конструктивный элемент, выполненный из кирпичной, кирпичной кладки или бетона. Для передачи нагрузки на колонну или стену используются опоры, чтобы можно было распределить нагрузку на большую площадь.

Фактически, фундамент - это увеличение основания стены или колонны, которую он поддерживает.

Различные типы

Неглубокий фундамент
  • Пространственный или изолированный фундамент
  • Ленточный фундамент
  • Комбинированный фундамент
  • Ленточный или консольный фундамент
  • Матовый или плотный фундамент

Типы насыпного фундамента

опора

Расширительная опора, служащая опорой для отдельной колонны.Фундамент представляет собой прямоугольную, квадратную или круглую плиту одинаковой толщины. Иногда он приседал или ступал, чтобы распределить нагрузку по большой площади.

Неглубокий фундамент с раздвижной опорой

Ленточная или консольная опора

Ленточная опора состоит из двух изолированных опор, соединенных структурной лентой или рычагом. Они ведут себя как одно целое, когда ремешок соединяет две опоры. Ремень не реагирует на почву, потому что он просто действует как соединительная балка. Ленточная опора выполнена в виде жесткой балки.

Индивидуальные опоры проектируются таким образом, что их комбинированная линия действия проходит через результаты общей нагрузки. Когда расстояние между колоннами велико и допустимое давление грунта относительно высокое, ленточная опора более экономична, чем комбинированная опора. Подробнее

ленточный или консольный фундамент

Ленточный фундамент

Для несущей стены используется ленточный фундамент. Это основание также дано для ряда колонн, которые расположены так близко друг к другу, что их основания почти касаются друг друга или перекрывают друг друга.В таком случае более экономично использовать ленточный фундамент, чем размещать несколько разложенных фундаментов в одной линии. Ленточный фундамент также называют непрерывным.

Типы неглубоких фундаментов на ленточных фундаментах

Комбинированные опоры

Две колонны, поддерживаемые комбинированным фундаментом. Когда две колонны расположены так близко друг к другу, что их отдельные опоры перекрываются, чем используется этот тип опоры.

Это также предусмотрено, когда линия собственности находится так близко к одной колонне, что фундамент будет загружаться эксцентрически, когда полностью находится в пределах собственности, путем объединения ее с внутренней колонной.Комбинированная опора в плане может быть трапециевидной или прямоугольной. Типы неглубоких фундаментов и их использование . Подробнее

Плотный фундамент неглубокого фундамента

Плотный фундамент - это большая плита, которая используется для поддержки ряда стен и колонн под большой частью конструкции или всей конструкции. Человеку это необходимо, когда допустимое давление почвы низкое или когда колонна и стена расположены так близко, что отдельные опоры почти касаются друг друга или перекрывают друг друга.Подробнее

Типы неглубокого фундамента из матов или плотов

Я надеюсь, что вы понимаете, что такое неглубокий фундамент, и поделитесь этим.

Также прочтите

Разница между насыпной и полосовой опорой

5 декабря 2019 г.

Разброс и ленточный фундамент - это термины, используемые для описания размещение неглубокого фундамента в здании. Фундаменты мелкого заложения построены в месте, где слой почвы находится на небольшой глубине. Эти основы должны выдерживать нагрузки конструкции.Глубина залегания фундаментов обычно меньше его ширины. Фундамент и ленточный фундамент - это типы мелкие фундаменты, которые обычно обозначаются как синонимы. Чтобы правильно определить, что есть что, ниже представлены их различия.

Терминология

Подкладка фундамента также называется изолированной опора, подушечка и индивидуальная опора. С другой стороны, ленточная опора также известен как непрерывная опора.

Использование

Подкладка фундамента - один из самых распространенных и простых типов. фундаментов.В основном они предназначены для поддержки отдельной колонны. Эти колонны используются для удержания нагрузки здания. Обычно каждый столбец иметь свою опору. С другой стороны, ленточные опоры обычно встречаются в несущая кладка, и действует как длинная полоса, поддерживающая вес всей стены. Они используются где строительные нагрузки воспринимаются целыми стенами, а не отдельными колоннами, например, в старых зданиях из кирпича. Они также установлены, чтобы позволить нагрузка внутренних и наружных стен, которые должны быть помещены на ленточные опоры на внешняя граница здания.На участках часто используются ленточные фундаменты. где здание расположено на наклонной поверхности и может быть построено простым земляные работы и техника заливки бетона. Обычно выполняется две заливки бетона. требуется при установке ленточных фундаментов.

Структура

Фундамент может быть круглой, квадратной или прямоугольной формы. плита одинаковой толщины, на которой сидит колонна. Иногда он ступенчатый или сгорбился, чтобы распределить нагрузку на большой площади. Однако ленточный фундамент - это состоит из ряда столбцов, которые расположены так близко друг к другу, что опоры перекрывают друг друга или почти касаются друг друга.

Материалы

Обычно строятся как раздвижные, так и ленточные опоры. из железобетона. Непрерывные опоры для опор из массивного кирпича и шпон. Также используются бетонные блочные и каменные конструкции. Полоска фундаменты обеспечивают линию поддержки, где колонны или несущие стены нуждаются в поддержке. Ленточный фундамент может быть ступенчатым или гладким. конструкции железобетонных фундаментов.

Для получения дополнительной информации о раздвижных и ленточных фундаментах, свяжитесь с Dirt Cheap Mini Diggers.Мы опытные экскаваторы и землеройные машины. подрядчики, имеющие большую клиентскую базу в Мельбурне. Мы вносим свой успеха компании на высоком уровне работы, который требуется от наших сотрудников и к тому удовлетворению, которое они доставили нашим многочисленным клиентам года. Наша цель - предоставить всем нашим клиентам доступную цену и высокий уровень обслуживания.

Оптимизировано NetwizardSEO.com.au

Предельная несущая способность неглубоких ленточных фундаментов с использованием метода скользящей линии

Открытый архив в сотрудничестве с Японским геотехническим обществом

Открытый архив

Реферат

На основе теории предельного равновесия предлагается точный подход для определения предельного подшипника вместимость мелководных ленточных фундаментов в обычных условиях.Грунт фундамента считается идеальным упругопластическим материалом, который подчиняется критерию текучести Мора-Кулона, и считается идеальной сплошной средой, которая является изотропной, однородной, несжимаемой или нерасширяющейся. На основе анализа относительного движения и взаимодействия между основанием и почвой проблема предельной несущей способности неглубоких ленточных фундаментов делится на две категории. Минимальная модель с полной вертикальной предельной несущей способностью в качестве целевой функции устанавливается для определения предельной несущей способности с использованием метода линии скольжения без необходимости делать какие-либо предположения о пластической зоне и непластическом клине заранее.Предлагается также удобный и практичный упрощенный метод для практических инженерных целей. Кроме того, первая категория проблемы в случае одинаковых равномерных надбавок с обеих сторон опор находится в центре внимания исследования: применимые условия уравнения предельной несущей способности Терзаги, а также теоретические точные решения его трех коэффициентов несущей способности. выведены, и новое уравнение несущей способности предложено в качестве замены уравнения Терзаги.На основе безразмерного анализа предложен принцип геометрического и механического подобия. Результаты показывают, что для идеально гладких оснований общая предельная несущая способность по вертикали, полученная с помощью настоящего метода, хорошо согласуется с данными существующими методами, тогда как существующие методы недооценивают предельную несущую способность в случае абсолютно неровных оснований. Классический механизм Прандтля - это не механизм пластического разрушения, связанный с проблемой предельной несущей способности идеально гладкой опоры на невесомой почве.

Ключевые слова

Несущая способность

Взаимодействие грунта с грунтом

Теория предельного равновесия

Принцип минимума

Неглубокий фундамент

Метод скольжения

Рекомендуемые статьи Цитирующие статьи (0)

Просмотр аннотации

© 2019 Производство и размещение Elsevier BV от имени Японского геотехнического общества.

Рекомендуемые статьи

Ссылки на статьи

Типы фундаментов и решения по просадкам

Фундаменты бывают двух видов: неглубокие и глубокие.Мелкий фундамент используется там, где нагрузки, создаваемые конструкцией, невелики по сравнению с несущей способностью поверхностных грунтов.

Подавляющее большинство домов и легких жилых домов строится с использованием неглубоких фундаментов, с глубокими фундаментами, используемыми для размещения подушек на более слабых грунтах или там, где требуются значительно более высокие нагрузки.

Geobear предлагает решения, когда фундамент разрушается из-за проседания или осадки.

Типы фундаментов мелкого заложения

Полоса (вики по проектированию зданий)

Ленточный фундамент

Этот тип фундамента представляет собой неглубокий фундамент, используемый для обеспечения опоры линейной конструкции, такой как стена.Ленточные фундаменты используются во многих грунтах и ​​особенно подходят для легких структурных нагрузок, таких как те, которые встречаются во многих жилых домах; обычно используется массивный ленточный бетонный фундамент.

Почему они терпят неудачу?

Эффект просадки заставляет полосу проседать в одном углу или по всей длине стены. Обычно это является следствием усадки глинистого грунта или эрозии грунта под фундаментом из-за избытка воды, например, утечек из дренажей.

Решения Geobear

Чаще всего наши геополимерные решения используются для домов, подверженных просадке. Мы идентифицируем пораженный участок с помощью исследования почвы и разрабатываем решение, которое позволяет видеть луковицы геополимерного материала, вводимые через определенные промежутки времени под ленточный фундамент. Материал расширяется и образует прочную основу под существующей полосой, предотвращая дальнейшее движение (оседание). Решение обычно используется перед подкреплением, что является более старым традиционным методом.

Падовый фундамент Фундаменты

- это прямоугольные или круглые опоры, используемые для поддержки локализованных нагрузок, таких как колонны. Они чаще встречаются в более крупных сооружениях, таких как промышленные предприятия или другие коммерческие здания, для поддержки больших конструкций с крышей.

Почему они терпят неудачу?

Отказ подушки встречается реже, чем проседание ленточного фундамента, но в том случае, если это произойдет, есть несколько возможных причин.Причиной может быть оседание, то есть нагрузка от здания выше, чем может выдержать грунт под подушкой, это может быть вызвано уплотнением грунта. Оседание также может произойти из-за эрозии из-за избытка воды.

Решения Geobear

Мы можем укрепить землю под подушкой, чтобы предотвратить дальнейшее движение. Мы вводим материал на несколько глубин под подушку, в зависимости от степени слабого грунта, и он затвердевает, создавая прочное основание под подушкой.

Выбранный материал, который мы используем, также обеспечивает дополнительную несущую способность грунта, что позволяет переносить большие нагрузки на существующий подушечный фундамент. Это идеальное решение при строительстве нового этажа или крыши.

Плотные фундаменты

Плотный фундамент состоит из железобетонных плит, которые часто покрывают всю площадь здания. Они распределяют нагрузку, создаваемую рядом колонн или стен, по площади фундамента и обычно используются для легких жилых домов на более бедных почвах.

Почему они терпят неудачу

Фундаменты на плотах склонны к оседанию со временем и спроектированы таким образом, чтобы выдерживать движение вниз. Однако чрезмерное движение вниз может быть вызвано плохим уплотнением заполняющего материала под ним или проникновением воды через трещины, вызывающими образование пустот.

Решения Geobear

В этих случаях Geobear разработает решение, при котором геополимерный материал вводится прямо под плиту в виде сетки через пораженную область.Материал будет расширяться, чтобы заполнить пустоты и уплотнить существующую заливку, и в некоторых случаях мы можем использовать наш материал, чтобы поднять плиту обратно на исходные уровни.

Если требуется, чтобы фундамент выдерживал большую нагрузку, мы также можем использовать наш материал на определенных участках, чтобы улучшить прочность грунта, это позволит закрепить новые опорные колонны на плоту.


Анализ псевдодинамической несущей способности фундаментов неглубоких полос с использованием усовершенствованной техники оптимизации «Алгоритм поиска гибридных симбиозных организмов» с численной проверкой

Анализ фундаментов мелкого заложения, подверженных сейсмической нагрузке, был важной областью исследований для инженеров-строителей.В данной статье представлено верхнее решение для несущей способности мелкосерийного ленточного фундамента с учетом механизмов разрушения композитных материалов с использованием псевдодинамического подхода. Для решения этой проблемы был использован недавно разработанный алгоритм поиска организмов гибридного симбиоза (HSOS). В методе HSOS возможности исследования SQI и потенциал использования SOS были объединены для повышения устойчивости алгоритма. Эта комбинация может улучшить поисковые возможности алгоритма для достижения глобального оптимума.Численный анализ также выполняется с использованием динамических модулей PLAXIS-8.6v для проверки достоверности этого аналитического решения. Результаты, полученные в результате настоящего анализа с использованием HSOS, тщательно сравниваются с существующей доступной литературой, а также с другими методами оптимизации. Обсуждается значение настоящей методологии для анализа несущей способности, и обосновывается приемлемость технологии HSOS для решения такого типа инженерных проблем.

1. Введение

Несущая способность является одним из важных аспектов инженерно-геологических задач.Нагрузки от зданий передаются на фундамент колоннами или несущими стенами конструкций. Многие исследователи, такие как Прандтль [1], Терзаги [2], Мейерхоф [3, 4], Весич [5, 6] и многие другие, исследовали механизмы несущей способности фундамента в условиях статической нагрузки. Из-за сейсмической нагрузки фундамент может испытывать снижение несущей способности и увеличение осадки. Необходимо учитывать два источника нагрузки: начальную нагрузку из-за боковых сил, приложенных к надстройке, и кинематическую нагрузку из-за движений грунта, возникших во время землетрясения.Новаторские работы по определению сейсмической несущей способности неглубоких ленточных фундаментов были выполнены Будху и Аль-Карни [7], Дормье и Пекером [8], Субра [9–11], Ричардсом и др. [12], Чоудхури и Субха Рао [13], Кумар и Гош [14] и многие другие, использующие псевдостатический подход с помощью различных методов решения, таких как метод срезов, предельное равновесие, метод характеристик напряжения и верхний предел анализ. Помимо этих аналитических исследователей, Шафи и Джаханандиш [15] и Чакраборти и Кумар [16] использовали метод конечных элементов для оценки сейсмической несущей способности ленточных фундаментов на грунте с использованием PLAXIS-2D с учетом псевдостатического подхода.Поскольку в псевдостатическом методе динамическая нагрузка, вызванная землетрясением, рассматривается как не зависящая от времени, что, в конечном итоге, предполагает, что величина и фаза ускорения одинаковы в слое почвы, псевдодинамический анализ разработан, где эффекты сдвига и первичного волны рассматриваются вместе с периодом бокового сотрясения. Гош [17], Саха и Гош [18] оценили псевдодинамическую несущую способность с использованием метода предельного анализа и метода предельного равновесия, соответственно, с учетом линейной поверхности разрушения.В более ранних анализах сопротивление удельного веса, дополнительной нагрузки и сцепления рассматривалось отдельно. Следовательно, если решение было сделано для неглубокого ленточного фундамента, опирающегося на грунт c-Φ , будет три отдельных коэффициента: один для удельного веса, другой для доплаты и третий для сцепления. Но на практике будет единичный механизм отказа для одновременного сопротивления удельного веса, надбавки и сцепления. Таким образом, сделана попытка представить единый коэффициент сейсмической несущей способности для одновременного сопротивления удельного веса, дополнительной нагрузки и сцепления.Здесь, в этой статье, псевдодинамическая несущая способность неглубокого ленточного фундамента с учетом сложного механизма разрушения, опирающегося на грунт c-Φ , решается с использованием метода анализа верхнего предела. Относительная простота решения геометрически сложной многомерной задачи делает предельный анализ привлекательной альтернативой числовым кодам. Кинематический метод предельного анализа основан на построении поля скоростей, допустимого для жестко-идеального пластического материала, подчиняющегося правилу ассоциативного течения.

В настоящее время основанные на природе алгоритмы глобальной оптимизации, такие как генетические алгоритмы (GA), алгоритм оптимизации роя частиц (PSO) и многие другие алгоритмы, успешно применяются для решения различных научных и инженерных сложных задач оптимизации, особенно проблем гражданского строительства, таких как устойчивость откосов [19, 20, 21–28], подпорные стены [29–31] и конструктивный дизайн [32]. Ченг и Прайого [33] представили новый естественный метод оптимизации, названный алгоритмом поиска симбиотических организмов (SOS).Этот метод основан на интерактивных отношениях между организмами в экосистеме. Он не имеет параметров управления, зависящих от алгоритма. Алгоритм SOS успешно применялся для решения различных задач инженерной оптимизации [34–38]. Недавно Nama et al. [39] предложил гибридный алгоритм, названный алгоритмом поиска гибридных симбиотических организмов (HSOS), который представляет собой комбинацию алгоритма SOS и метода простой квадратичной интерполяции [40]. Здесь, в этой статье, алгоритм HSOS используется для оптимизации псевдодинамической несущей способности неглубокого ленточного фундамента с учетом метода анализа верхнего предела.Математически проблема может быть представлена ​​как нелинейная задача жесткой оптимизации, которая может быть решена с помощью алгоритма HSOS, который оказался более удовлетворительным оптимальным решением и может быть использован для проектирования пологого ленточного фундамента. В алгоритме HSOS в качестве переменных поиска рассматриваются угол поверхности разрушения ( α , β ) и t / T . Таким образом, его можно применять для получения оптимальных решений в различных областях науки и техники.Численный анализ также выполняется с использованием динамического модуля программного обеспечения PLAXIS-8.6v для проверки этого аналитического решения. Результаты представлены в табличной форме, включая сравнение с другими доступными анализами. Влияние широкого диапазона изменения параметров, таких как угол трения почвы ( Φ ), коэффициент сцепления (2 c / γB 0 ), коэффициент глубины ( D f / B 0 ), а также горизонтальные и вертикальные сейсмические ускорения ( k h , k ) от нормированного коэффициента приведения ( N γe / N γs ). .

Таким образом, основные результаты данной статьи сводятся к следующему: (i) Оценка коэффициента псевдодинамической несущей способности неглубокого ленточного фундамента, опирающегося на грунт c-Φ , с учетом композитной поверхности разрушения с использованием метода анализа верхнего предела. Здесь представлен единый коэффициент псевдодинамической несущей способности с учетом одновременного сопротивления удельного веса, дополнительной нагрузки и сцепления. (Iii) Недавний гибридный алгоритм оптимизации (называемый HSOS) используется для решения задачи оптимизации минимизации псевдодинамической несущей способности.(iv) Программное обеспечение PLAXIS-8.6v используется для численного решения этой вышеупомянутой проблемы для проверки аналитической формулировки. (v) Полученные результаты сравниваются с другими результатами, доступными в литературе, и результатами, полученными в других государствах. -современные алгоритмы.

Оставшаяся часть статьи организована следующим образом: Раздел 2 обсуждает постановку реальной задачи оптимизации инженерных геотехнических сейсмических землетрясений, такой как псевдодинамическая несущая способность неглубокого фундамента.Обзор алгоритма оптимизации HSOS представлен в разделе 3. Раздел 4 представляет обсуждение результатов, полученных с помощью алгоритма HSOS, чтобы показать эффективность и точность этого гибридного алгоритма для решения этой задачи инженерной оптимизации. Численный анализ неглубокого ленточного фундамента с использованием динамического модуля программного обеспечения PLAXIS-8.6v и проверка аналитической формулировки обсуждаются в Разделе 5, и, наконец, Раздел 6 представляет заключение и краткое изложение результатов статьи.

2. Формулировка псевдодинамического коэффициента несущей способности
2.1. Рассмотрение модели

Рассмотрим неглубокий ленточный фундамент шириной ( B 0 ), лежащий ниже поверхности земли на глубине D f , на которую действует нагрузка ( P ) колонны. действует. Однородный грунт с эффективным удельным весом γ имеет характеристику Мора – Кулона c-Φ и может рассматриваться как твердое пластичное тело.Для неглубокого фундамента ( D f B 0 ) давление покрывающих пород идеализировано как надбавка ( q = γD f ), которая действует по длине BC . Классическое двумерное поле линий скольжения, полученное Прандтлем [1], представляет собой традиционный механизм разрушения, который имеет три области, такие как активная зона, пассивная зона и логарифмическая переходная зона радиального вентилятора. В этом сложном механизме разрушения предполагается, что половина разрушения происходит вдоль поверхности AEDC, которая состоит из треугольной упругой зоны ABE, треугольной пассивной зоны Ренкина BDC и между ними логарифмической зоны радиального сдвига BDE, показанной на рисунке 1. (а) [41].Это составной механизм, который определяется угловыми параметрами α и β , в которых поверхность ED скольжения логарифмической спирали является касательной к линиям AE и DC в точках E и D, соответственно. На рисунках 2 и 3 показаны подробные диаграммы свободного тела упругой зоны ABE и композитной пассивной зоны Ренкина и зоны лог-спирального сдвига BEDC, соответственно.



2.2. Механизм обрушения

При обрушении предполагается, что основание и нижележащая зона ABE движутся синхронно друг с другом с одинаковой абсолютной скоростью V 1 , составляя угол Φ с линией разрыва AE, чтобы представить условие нормальности для связанного кулоновского материала правила потока.Следовательно, отсутствует диссипация энергии на границе раздела грунт-конструкция. В то время как зона радиального бревно-спирального сдвига BED ограничена лог-спиральной кривой ED. Уравнение кривой в полярных координатах ( r , θ ) имеет вид. Центр этой бревенчатой ​​спирали ED находится в точке B, а радиус r 0 - это длина линии BE, где и ширина основания. Обратите внимание, что в этом механизме мы предположили, что прямая AE касается кривой логарифмической спирали в точке E; следовательно, скачка скорости вдоль BE отсутствует.Зона радиального сдвига BED может рассматриваться как состоящая из последовательности жестких треугольников, как в исследованиях Чена с использованием симметричных механизмов Хилла и Прандтля. Все маленькие треугольники движутся как твердые тела в направлениях, составляющих угол Φ с линией разрыва ED. Скорость каждого маленького треугольника определяется условием, что относительная скорость между треугольниками в контакте имеет направление, составляющее угол Φ к контактной поверхности.Было показано, что скорость каждого треугольника составляет V . Предполагается, что лог-спиральная кривая ED касается прямой DE в точке D; следовательно, скачка скорости вдоль линии BD отсутствует. Наконец, треугольный клин BCD считается жестким, движущимся со скоростью,. Следовательно, определенные таким образом скорости составляют кинематически допустимое поле скоростей. Годограф скорости этого сложного механизма разрушения показан на рисунке 1 (б). После определения поля скорости кинематически допустимого механизма разрушения, выполняемая дополнительная внешняя работа и дополнительная внутренняя диссипация энергии рассчитываются в соответствии с процедурой, описанной в [42].

2.3. Анализ несущей способности
2.3.1. Клин эластичный

Масса клина АВЕ, где.

Если основание клина подвергается гармоническим горизонтальным и вертикальным сейсмическим ускорениям амплитуды и, соответственно, ускорение на любой глубине z и времени t ниже вершины поверхности можно выразить как

Масса тонкого элемента упругого клина на глубине z составляет

. Суммарные горизонтальные и вертикальные силы инерции, действующие в упругой зоне, можно выразить следующим образом:

2.3.2. Пассивная зона Ренкина

Масса клина BCD,

Масса тонкого элемента упругого клина на глубине z 1 составляет

Ускорение на любой глубине z 1 и время t ниже верхней части поверхности может быть выражена как

. Полная горизонтальная и вертикальная сила инерции, действующая в пассивной зоне Ренкина, может быть выражена следующим образом:

2.3.3. Зона лог-спирального сдвига

Вес зоны лог-спирального сдвига BDE,

Лог-спиральная зона BDE разделена на количество слоев « n », что делает угол центра бревенчатой ​​спирали β равным « n ”количество углов , то есть, как показано на рисунке 4.


Масса полосы на и -м срезе лог-спиральной зоны БДЭ, где.

Ускорение на любой глубине z i и время t любого i -го среза зоны лог-спирального сдвига ниже верхней части поверхности можно выразить как

Общее Горизонтальная и вертикальная сила инерции, действующая в пределах этого среза и , может быть выражена следующим образом:

Теперь общая горизонтальная и вертикальная сила инерции, действующая на бревенчато-спиральную зону сдвига, выражается как

Дополнительные внешние работы, связанные с фундаментом нагрузка P , дополнительная нагрузка q , масса грунтовых клиньев ABE, BCD и BDE и соответствующие им инерционные силы равны

Приращение внутреннего рассеивания энергии вдоль разрывов скорости AE и CD и радиальной линии DE равно

Приравняв работу, затрачиваемую внешними нагрузками, к мощности, рассеиваемой внутри, для кинематически допустимого поля скорости, мы можем получить выражение псевдодинамики u предельная несущая способность неглубокого ленточного фундамента.Классическое уравнение предельной несущей способности неглубокого ленточного фундамента,

После решения вышеуказанных уравнений упрощенная форма коэффициентов несущей способности выглядит следующим образом:

Принято считать, что «единичный коэффициент сейсмической несущей способности» для одновременного сопротивления Удельный вес, надбавка и сплоченность, как и в практической ситуации, будет единичный механизм отказа для одновременного сопротивления удельному весу, надбавке и сплоченности. Итак, получаем

После упрощения уравнений ниже приведено выражение N .

Здесь N - однократный псевдодинамический коэффициент несущей способности неглубокого ленточного фундамента в условиях сейсмической нагрузки. В этой формулировке от них зависит коэффициент псевдодинамической несущей способности целевой функции. , H / λ и H / η функции.Для конкретного грунта и сейсмических условий все остальные члены постоянны, за исключением α , β и t / T . Итак, оптимизация коэффициента псевдодинамической несущей способности выполняется относительно α , β и t / T с использованием алгоритма HSOS. Преимущество этого алгоритма HSOS заключается в том, что он может улучшить поисковые возможности алгоритма для достижения глобальной оптимизации. Здесь оптимальное значение N представлено как N γe .Теперь, псевдодинамическая предельная несущая способность,

3. Алгоритм поиска гибридных симбиозных организмов

Алгоритм поиска гибридных симбиозных организмов (HSOS) - это недавно разработанный гибридный алгоритм оптимизации, который используется для решения этой псевдодинамической несущей способности неглубокого ленточного фундамента с минимальной оптимизацией. проблема.

3.1. Алгоритм поиска симбиозных организмов

Алгоритм поиска симбиозных организмов (SOS) - это популяционный итеративный алгоритм глобальной оптимизации для решения задач глобальной оптимизации, предложенный Ченгом и Прайого [33].Этот алгоритм основан на базовой концепции симбиотических отношений между организмами в природе (экосистеме). В экосистеме возникают три типа симбиотических отношений. Это отношения мутуализма, отношения комменсализма и отношения паразитизма. Отношения мутуализма описывают отношения, при которых оба организма получают выгоду от взаимодействия. Отношения комменсализма - это симбиотические отношения между двумя разными организмами, при которых один организм получает выгоду, а другой не подвергается значительному влиянию.В отношениях симбиотического паразитизма один организм получает выгоду, а другой страдает, но не всегда погибает. На основе концепции трех отношений выполняется алгоритм SOS. В алгоритме SOS группа организмов в экосистеме рассматривается как размер популяции решения. Каждый организм аналогичен одному вектору решения, и значение приспособленности каждого организма представляет степень адаптации к желаемой цели. Первоначально набор организмов в экосистеме генерируется случайным образом в пределах области поиска.Новое решение-кандидат генерируется посредством биологического взаимодействия между двумя организмами в экосистеме, которое содержит фазы мутуализма, комменсализма и паразитизма, и процесс взаимодействия продолжается до тех пор, пока не будет удовлетворен критерий завершения. Подробное описание алгоритма SOS можно увидеть в [33].

3.2. Метод простой квадратичной интерполяции (SQI)

В этом разделе обсуждается трехточечная квадратичная интерполяция. С учетом двух организмов и, где и от экосистемы, организм обновляется в соответствии с трехточечной квадратичной интерполяцией [40].Минимальная трехточечная приблизительная точка для организма определяется по следующему уравнению: где м = 1, 2, 3,…, D .

SQI предназначен для расширения возможностей поиска всего алгоритма. Здесь f i , f j и f k - значения пригодности для организмов i th, j th и k th. , соответственно.

3.3. Алгоритм поиска гибридных симбиозных организмов

При разработке эвристического алгоритма глобальной оптимизации баланс возможностей исследования и эксплуатации играет важную роль [43], где «Исследование - это процесс посещения совершенно новых регионов пространства поиска, в то время как эксплуатация - это процесс посещения тех областей пространства поиска в окрестностях ранее посещенных точек »[43]. Как обсуждалось выше, метод SQI может использоваться для лучшего исследования при выполнении процесса оптимизации.С другой стороны, Ченг и Прайога [33] подробно обсудили возможности лучшего использования SOS для глобальной оптимизации. Чтобы сбалансировать исследовательские возможности SQI и потенциал использования SOS, был предложен алгоритм поиска гибридных симбиозных организмов (HSOS). Этот гибридный метод может повысить надежность, а также поисковые возможности алгоритма для достижения глобальной оптимизации. За счет включения SQI в алгоритм SOS разработан алгоритм HSOS, и блок-схема алгоритма HSOS показана на рисунке 5.Алгоритм HSOS может исследовать новую область поиска с помощью алгоритма SOS и использовать информацию о населении с помощью SQI.


Если организм направляется в недопустимую область, то этот организм отражается обратно в допустимую область, используя следующее уравнение [44]: где соответственно нижняя и верхняя границы и -го организма.

Алгоритмические шаги hsos приведены ниже:

Шаг 1 . Инициализация экосистемы: инициализируйте параметры алгоритма и организмы экосистемы и оцените значение приспособленности для каждого соответствующего организма.

Шаг 2 . Основной цикл.

Шаг 2.1 . Фаза мутуализма: случайным образом выберите один организм из экосистемы. Организм пересекается с организмом, и затем они пытаются улучшить возможности выживания в экосистеме. Новый организм для каждого из и рассчитывается по следующим уравнениям: где. Здесь BF1 и BF2 называются факторами пользы, значение которых равно 1 или 2. Уровень пользы организма представляет эти факторы, то есть получает ли организм, соответственно, частичную или полную выгоду от взаимодействия.лучший организм в экосистеме. представляет собой характеристику взаимоотношений между организмами и.

Шаг 2.2 . Фаза комменсализма: между взаимодействием организмов и организм получает пользу от организма и пытается улучшить полезное преимущество в экосистеме до более высокой степени адаптации. Новый организм определяется следующим уравнением: где i j и является лучшим организмом в экосистеме.

Шаг 2.3 . Фаза паразитизма: путем дублирования случайно выбранных размеров организма создается искусственный паразит (Parasite_Vector). Из экосистемы случайным образом выбирается другой организм, который рассматривается как хозяин Parasite_Vector. Если значение целевой функции Parasite_Vector лучше, чем у организма, он может убить организм и занять свое положение в экосистеме. Если значение целевой функции лучше, чем Parasite_Vector, будет сопротивление паразиту, и Parasite_Vector не сможет находиться в этой экосистеме.

Шаг 2.4 . Простая квадратичная интерполяция: два организма и ( j ≠ k) выбираются случайным образом из экосистемы, а затем организм обновляется квадратичной интерполяцией, проходящей через эти три организма, что может быть выражено как (40).

Шаг 3 . Если критерии остановки не удовлетворены для перехода к шагу 2, то он будет продолжаться до тех пор, пока не будет получено наилучшее значение целевой функции.

4. Обсуждение результатов, полученных с помощью алгоритма HSOS

Коэффициент псевдодинамической несущей способности ( N γe ) был оптимизирован с использованием алгоритма HSOS в отношении α , β и t / T переменные.Алгоритм был выполнен с использованием 1000 оценок пригодности, 30 независимых прогонов и 50 экологических размеров. Среди этих 30 результатов был получен лучший результат. Этот оптимизированный коэффициент несущей способности одиночной сейсмической нагрузки ( N γe ) представлен в таблицах 1 и 2 для статических и сейсмических условий ( k h = 0,1, 0,2 и 0,3) соответственно, которые могут быть используется саперами в сейсмоопасных районах для одновременного сопротивления удельному весу, дополнительной нагрузке и сцеплению.

0,5

Φ 2 c / γB 0 D f / B 9080 0,5 0,75 1

20 ° 0 8,349 11,756 15,087 18,377
0.25 11,175 14,488 17,769 21,029
0,5 13,886 17,155 20,407 23,649
30 °
30 ° 9095 59,177
0,25 35,903 45,497 54,975 64,391
0,5 41,263 50,771 60.189 69,557
40 ° 0 144,24 178,37 211,78 244,89
0,25 157,48 191,17 203,94 237,1 270,1

75 98 6 20794 908 3,627 9095 12,312 9079 °856 6 4 20794 908 2,843 7,5 7,5 9.915

20

201
Φ 2 c / γB 0 k = 0 k = k = k k = k h
D f / B 0
0,25 0,5 1 0,25 0,5 0,75 1 0,25 0,5 0,75 1

20 ° 8,5 11,172 13,753 5,882 8,538 11,128 13,687 5,878 8,51 11,079 13,614
0,25 8.589 11,17 13,73 16,277 8,69 11,247 13,782 16,303 8,797 11,323 13,832 16,3294 13,832 16,3294 18.754 11.331 13.851 16.359 18.865 11.523 14.015 16.502 18.98

30 ° 29,575 37,021 44,385 22,107 29,638 37,028 44,331 22,223 29,691 37,07 44,243 905 48,996 27,128 34,529 41,834 49,081 27,415 34,739 41,979 49,169
0.5 31,59 38,965 46,287 53,564 32,016 39,325 46,573 53,793 32,447 39,688 46,879 9038 9038 0 101,41 127,17 152,55 177,72 102,32 127,86 153,02 177,89 103,17 128.49 153,41 178,11
0,25 112,36 137,9 163,11 188,16 113,51 138,82 139800 163,85 909
0,5 123,12 148,5 173,67 198,58 124,63 149,79 174,65 199.42 126,15 151,03 175,72 200,21

k h = 0,2
Φ 0 k = 0 k = k h /2 k = k = k 904 D f / B 0
0.25 0,5 0,75 1 0,25 0,5 0,75 1 0,25 0,5 0,75 1

5,554 7,437 9,299 3,495 5,257 7,019 8,781 3,45 5,049 6,644 8,24
0.25 6,254 8,093 9,926 11,754 6,276 8,01 9,739 11,464 6,345 7,94 9,535 11,131 9,535 11,131 9,535 11,131 14,129 8,889 10,605 12,321 14,036 9,201 10,801 12,394 13,987


20,524 26,077 31,56 14,451 19,881 25,193 30,44 13,88 19,024 24,045 29,002 7 35,606 19,026 24,314 29,539 34,734 18,803 23,785 28,716 33,621
0.5 23,312 28,779 34,201 39,615 23,416 28,634 33,811 38,98 23,505 28,422 33,3069 38480 33,3069 38795 0 68,468 87,465 106,13 124,61 67,336 85,521 103,4 121,14 65,74 82.948 99,846 116,59
0,25 77,438 96,227 114,79 133,22 76.783 94,766 112,51 7109808 109808
0,5 86,315 104,98 123,41 141,79 86,076 103,87 121,54 139.08 85,49 102,38 119,02 135,61

k h = 0,3
= 0,3
0 k = 0 k = k h /2 k = k = k 904 D f / B 0
0.25 0,5 0,75 1 0,25 0,5 0,75 1 0,25 0,5 0,75 1

4,058 5,268 6,471 4,291 5,476 6,642 7,792 - - - -
0.25 5,178 6,389 7,592 8,794 9,036 10,181 11,325 12,468 - - -
11.118 13.713 14.848 15.984 17.119 - - - -

9.3 13,312 17,24 21,118 8,356 11,737 15,116 18,496 8,15 10,853 13,557 16,261 13,557 16,261 24,684 12,336 15,716 19,085 22,433 12,366 15,074 17,783 20,492
0.5 16,736 20,57 24,389 28,195 16,285 19,633 22,96 26,286 16,541 19,25 21.958 9038 9038 0 44,498 58,106 71,465 84,714 40,605 52,714 64,622 76,375 35 45.195 55,199 65,068
0,25 51,859 65,283 78,574 91,7 73,428 60,359 72,112 83.809 72,112 83.809 72,112 83.809 72,112 83.807
0,5 59 72,396 85,56 98,686 56,083 67,85 79,556 91,165 51.543 61,416 71,164 80,912

4.1. Параметрическое исследование

В этом разделе были представлены краткое параметрическое исследование и сравнительное исследование. Влияние угла трения грунта ( Φ ), фактора глубины ( D f / B 0 ), коэффициента сцепления (2 c / γB 0 ) и сейсмических ускорения ( k h и k ) от нормированного коэффициента уменьшения ( N γe / N γs ).Нормализованный понижающий коэффициент ( N γe / N γs ) - это соотношение оптимизированного коэффициента сейсмической и статической несущей способности. Варианты параметров следующие: Φ = 20 °, 30 ° и 40 °; k h = 0,1, 0,2 и 0,3; k = 0, k h /2 и k h ; 2 c / γB 0 = 0, 0.25 и 0,5; и D f / B 0 = 0,25, 0,75, 0,5 и 1. В этом разделе также обсуждается подробное сравнительное исследование с другими имеющимися ранее исследованиями.

4.1.1. Влияние на N
γe / N γs из-за изменения Φ

На рисунке 6 показаны изменения нормированного коэффициента уменьшения ( N γe / N γs ) по отношению к горизонтальному сейсмическому ускорению ( k h ) при разных углах трения с грунтом ( Φ = 20 °, 30 ° и 40 °) при 2 c / γB 0 = 0.25, D f = 0,5 и k = k h /2. Видно, что нормализованный коэффициент уменьшения ( N γe / N γs ) увеличивается с увеличением угла трения почвы ( Φ ). Из-за увеличения Φ внутреннее сопротивление частиц грунта будет увеличиваться, что напоминает тот факт, что имеет место увеличение коэффициента сейсмической несущей способности.


4.1.2. Влияние на N
γe / N γs из-за изменения 2c / γB 0

На рисунке 7 показаны изменения нормированного коэффициента редукции ( N γe / N γs ) относительно сейсмического ускорения ( k h ) при различных коэффициентах сцепления (2 c / γB 0 = 0, 0,25 и 0,5) при Φ = 30 °, D f / B 0 = 0.5 и k = k h /2. Видно, что нормализованный коэффициент редукции ( N γe / N γs ) увеличивается с увеличением коэффициента сцепления (2 c / γB 0 ). Из-за увеличения сцепления коэффициент сейсмической несущей способности будет увеличиваться, поскольку увеличение сцепления вызывает увеличение межмолекулярного притяжения между частицами грунта, что обеспечивает большее сопротивление разрушению фундамента при сдвиге.


4.1.3. Влияние на N
γe / N γs из-за вариации D f / B 0

На рисунке 8 показаны вариации нормализованного коэффициента понижения ( N γe / N γs ) относительно сейсмического ускорения ( k h ) для различных факторов глубины ( D f / B 0 = 0,25, 0.5 и 1) при Φ = 30 °, 2 c / γB 0 = 0,25 и k = k h /2. Видно, что нормализованный коэффициент уменьшения ( N γe / N γs ) увеличивается с увеличением коэффициента глубины ( D f / B 0 ). Из-за увеличения коэффициента глубины ( D f / B 0 ) увеличивается дополнительный вес, что увеличивает пассивное сопротивление и, следовательно, увеличивает коэффициент сейсмической несущей способности.


4.1.4. Влияние на N
γe / N γs из-за изменения сейсмических ускорений (k h и k v )

Из рисунков 6–9 видно, что нормализованный коэффициент уменьшения ( N γe / N γs ) уменьшается вместе с увеличением горизонтального сейсмического ускорения ( k h ). На рисунке 9 показаны изменения нормированного коэффициента уменьшения ( N γe / N γs ) в зависимости от сейсмического ускорения ( k h ) при различных вертикальных сейсмических ускорениях ( k = 0, k h /2 и k h ) для Φ = 30 °, D f = 0.5 и 2 c / γB 0 = 0,25. Видно, что нормализованный коэффициент уменьшения ( N γe / N γs ) также уменьшается с увеличением вертикального сейсмического ускорения ( k ). Из-за увеличения сейсмического ускорения и из-за внезапного движения различных волн возмущение частиц грунта увеличивается, что позволяет большему количеству грунта участвовать в вибрации и, следовательно, снижает его сопротивление несущей способности.


4.1.5. Сравнение результата

Здесь проводится подробное сравнительное исследование настоящего анализа с предыдущими исследованиями аналогичного типа работ с разными подходами. На рисунке 10 и в таблице 3 показано сравнение коэффициента псевдодинамической несущей способности, полученного в результате настоящего анализа, с предыдущими сейсмическими анализами в отношении различных сейсмических ускорений ( k h = 0,1, 0,2 и 0,3) для Φ = 30 °.Видно, что для более низкого значения сейсмических ускорений здесь, на Рисунке 10, k h = 0,2, значения, полученные из настоящего исследования, меньше значений, полученных из Soubra [10] (M1 и M2 ) [17]. Но когда горизонтальное сейсмическое ускорение увеличивается с 0,2, коэффициент несущей способности также постепенно увеличивается, и при k h = 0,3 настоящий анализ дает большую ценность по сравнению со всеми сравниваемыми методами.При k h = 0,1, примерно на 7,5%, 24% и 29% уменьшается коэффициент N γe , а при k h = 0,2, примерно 2%, 15 %, и 12% уменьшение коэффициента N γe по сравнению с таковым в Soubra [10] (M1 и M2) и Ghosh [17] соответственно. Но при k h = 0,3 он увеличивается примерно на 26%, 16% и 48% соответственно по сравнению с соответствующими анализами.


= k h 3,81

k h Настоящее исследование Ghosh [17] Budhu и Al-Karni Choud [7] ] Soubra [10]
k = k h /2 k = k h = k h /2 k = k h k = k h /2 k = k h /2 k = k h M1 M2

0.1 14,43 14,23 20,39 20,04 10,21 9,46 8,4 7,76 15,6 18,9
0,2 8957 895,69 2,86 2,85 2 8,9 10,3
0,3 5,68 5,67 3,85 2,35 1.21 0,56 0,98 0,29 4,5 4,9

Результаты производительности, то есть коэффициенты псевдодинамической несущей способности, полученные с помощью алгоритма HSOSheuristic, сравниваются с другими мета-алгоритмами оптимизации. алгоритмы. В таблице 4 показаны результаты производительности, полученные алгоритмами DE [45], PSO [46], ABC [47], HS [48], BSA [49], ABSA [50], SOS [33] и HSOS [39] при здесь сравниваются разные условия.Из этой таблицы видно, что результат производительности, то есть коэффициент псевдодинамической несущей способности ( N γe ), полученный с помощью этого алгоритма HSOS, меньше, чем у других сравниваемых алгоритмов в различных грунтовых и сейсмических условиях. Из приведенных выше исследований можно сказать, что алгоритм HSOS может удовлетворительно использоваться для оценки сейсмической несущей способности мелкого ленточного фундамента, предлагаемого здесь.

907 8,1151 905 905 1
1
1 33,816

Φ k h DE PSO ABC HSOS

(а) 2 в / γB 0 = 0.25, D f / B 0 = 0,5 и k = k h /2
20 ° 0,1 11 11,771 11,255 11,62 11,25 11,284 11,248 11,247
0,2 8,714 8,524 8,11 895,73 8,02 8,01

30 ° 0,1 34,681 34,854 34,535 34,942 34,53 34,591 34,591 34,53 349580 24,514 24,641 24,319 24,43 24,319 24,361 24,32 24,314

40 ° 0.1 138,90 139,12 138,85 139,54 138,83 138,99 138,9 138,82
0,2 94,768 95,546 7 94,768 95,546 7 94,768 95,546 7 94,795 94,77 94,766

(б) 2 c / γB 0 = 0,5, D f / B 0 = 75 и k = k h /2
20 ° 0,1 16,46 16,363 16,359 16,512 16,37 16,359
0,2 12,53 12,325 12,581 12,524 12,33 12,812 12,324 12,321
46.91 46.579 46.942 46.76 46.59 46.751 46.575 46.573
0.2 33.931 33.823 33.931 33.823 33.931 33.823 33,811

40 ° 0,1 174,76 174,68 174,691 174.93 174,67 174,81 174,69 174,65
0,2 121,69 121,59 121,61 121,59 121,58 121,59 121,59 121,58 121,5 9
5. Численный анализ

Численное моделирование динамического анализа неглубокого ленточного фундамента выполняется с использованием программного обеспечения конечных элементов PLAXIS 2D (v-8.6), который оснащен функциями для работы с различными аспектами сложных конструкций и изучения эффекта взаимодействия грунта и конструкции. Помимо статических нагрузок, динамический модуль PLAXIS также предоставляет мощный инструмент для моделирования динамической реакции грунтовой конструкции во время землетрясения.

5.1. Численное моделирование

Подготавливается двухмерная геометрическая модель, которая должна состоять из точек, линий и других компонентов на плоскости x - y .Генератор сетки PLAXIS на основе входных данных геометрической модели автоматически выполняет создание сетки на уровне элемента. Неглубокий ленточный фундамент был смоделирован как плоская деформация, и 15 треугольных элементов с перекосом используются для моделирования грунта фундамента. Протяженность сетки была взята 100 м в ширину и 30 м в глубину, поскольку силы землетрясения не могут повлиять на вертикальные границы. Стандартные границы землетрясений применяются для условий нагрузки землетрясениями с использованием файлов SMC, а затем создается сетка.Кластерное измельчение сетки следует для получения точной сетки среднего размера. Небольшая модель HS использовалась для учета динамических свойств грунта в образцах грунта. Два разных образца грунта были использованы для анализа мелкой ленточной опоры в условиях сейсмической нагрузки, как показано в таблице 5. Равномерно распределенная нагрузка 100 кН / м, приложенная к секции фундамента вместе с различными дополнительными нагрузками для представления нагрузки, исходящей от надстройки. анализируется в этой статье, как показано на рисунке 11.Начальные напряжения возникают после отключения прибора для определения начального давления поровой воды.

50 ref (кПа) G кПа) 907 4 1.00 E + 4

Образец γ (кПа) c (кПа) Φ ψ401 E oed ref (кПа) E ur ref (кПа) м γ 0.7

S1 20,9 0,5 32 2 0,2 1,00 E + 4 1,00 E + 4 0,5 1,00 E + 5 1,00 E - 4
S2 19,9 0,2 28 0 0,2 1,25 E + 4 3,75 E + 4 0,5 1,30 E + 5 1,25 E - 4


5,2 Расчет

На этапе расчета используются три шага, где на первом этапе выполняются расчеты для пластического анализа, где активируются приложенная вертикальная нагрузка и вес грунта. На втором этапе выполняются расчеты для динамического анализа, в который данные о землетрясениях включаются в виде файла SMS.И на последнем этапе FOS определяется методом восстановления c-Φ . Данные землетрясения в Сальвадоре 2001 года (моментная магнитуда) представлены в качестве входных данных для динамического расчета в виде файла SMC, как показано на Рисунке 12. Получены вертикальная осадка фундамента и соответствующий коэффициент безопасности для каждого условия, полученные в результате численного моделирования. На рисунках 13 и 14 показаны деформированная сетка и контур вертикального смещения, соответственно, после поэтапных расчетов.




5.3. Численное подтверждение

Модель конечных элементов неглубокого ленточного фундамента, внедренного в грунт c-Φ , анализируется в PLAXIS-8.6v для проверки аналитического решения. Результаты, полученные в результате этого аналитического анализа, сравниваются с численными решениями для подтверждения анализа. Сначала выполняется аналитический расчет осадки фундамента с использованием двух классических уравнений, таких как уравнение сейсмической осадки

Ричардса и др. [12]: где V, - пиковая скорость расчетного землетрясения (м / сек), - это коэффициент ускорения для расчетного землетрясения и ускорение свободного падения, а значение α AE зависит от Φ и критического ускорения k h .

Уравнение немедленной осадки Терзаги [2]: где q n - чистое давление на фундамент, ν - коэффициент Пуассона, E - модуль Юнга грунта и I f - фактор, влияющий на мелководный ленточный фундамент. Здесь Q ult - это предельная псевдодинамическая несущая способность, которая получается из (39).

Динамические свойства грунта, полученные при численном моделировании [Plaxis-8.6v] используются в аналитической формулировке для проверки. Результаты, полученные в результате аналитического решения и численного моделирования, представлены в таблице 6. Были проанализированы два различных типа моделей почвы. Осадка неглубокого фундамента для соответствующей модели грунта рассчитывается с использованием (41) и (42). Расчетные значения, полученные из конечно-элементной модели в PLAXIS, также представлены в таблице. Видно, что осадка, полученная из аналитического решения, немного ниже по сравнению с осадкой, полученной из PLAXIS-8.6v, как и при аналитическом расчете расчетов, учитывается только первоначальный расчет. Таким образом, формулировка псевдодинамической несущей способности хорошо обоснована после численной проверки.



Образцы грунта Фактор глубины ( D f / B 0 ) Численное решение 6 Аналитическое решение v Richards et al.[12] Текущий анализ Terzaghi [2]
FOS Расчетный (мм) Расчетный (мм) N γe Расчетный (мм) Расчетный (мм)
Образец 1 0 1,12 49,57 0,02 127 41 48,97
0,25 1,95 42,82 14 18,27 53 36,01
0,5 2,71 41,47 0,24 10,65 68 33,07
1 3,19
1 3,19 75 30,61

Образец 2 0 1,03 47,45 0,01 255 37 36.6
0,25 1,59 40,99 0,1 25,58 49 31,08
0,5 2,14 38,22 0,18 1 2,61 34,47 0,25 10,23 72 27,33

6.Заключение

Используя псевдодинамический подход, влияние поперечной волны и скоростей первичной волны, проходящей через слой почвы, а также время и разность фаз наряду с горизонтальными и вертикальными сейсмическими ускорениями используются для оценки сейсмической несущей способности неглубокого ленточного фундамента. . Предложена математическая формулировка одновременного сопротивления удельного веса, дополнительной нагрузки и сцепления с использованием метода анализа верхнего предела. Композитный механизм разрушения, который включает в себя как строгальную, так и бревенчатую зону, рассматривается здесь для разработки этой математической модели для неглубокого ленточного основания, опирающегося на грунт c-Φ .Для решения этой проблемы используется алгоритм HSOS. Преимущество этого алгоритма HSOS состоит в том, что он может улучшить поисковые возможности алгоритма для достижения глобального оптимума. Из сравнения результаты, полученные с помощью алгоритма HSOS с другими стандартными алгоритмами, показывают приемлемость результатов во всех почвенных и сейсмических условиях. Следовательно, с использованием алгоритма HSOS коэффициент сейсмической несущей способности представлен в табличной форме. Численное моделирование мелководных ленточных фундаментов также анализируется с помощью PLAXIS-8.Программное обеспечение 6v для проверки аналитического решения. Замечено, что результаты, полученные в результате этого аналитического анализа, хорошо подтверждаются численными решениями. Влияние различных параметров, таких как угол трения грунта ( Φ ), сейсмические ускорения ( k h и k ), коэффициент сцепления (2 c / γB 0 ) , и фактор глубины ( D f / B 0 ).Видно, что коэффициент псевдодинамической несущей способности ( N γe ) увеличивается с увеличением Φ , 2 c / γB 0 и D f / B 0 , но уменьшается с увеличением горизонтальных и вертикальных сейсмических ускорений ( k h и k ). Значения, полученные в результате настоящего анализа, тщательно сравниваются с доступным псевдостатическим анализом, а также значениями псевдодинамического анализа, и видно, что значения, полученные из настоящего исследования, достаточно сопоставимы.Используя значения, представленные в таблицах 1 и 2, можно оценить предельную несущую способность фундамента в условиях сейсмической нагрузки.

Номенклатура
9079 Связность грунта фактор сейсмичность Оптимизированная статическая несущая способность 95 В : Угол, составляющий 9079 ω :
2 c / γB 0 : Фактор сцепления
B 0 : Ширина подошвы 4
D f : Глубина основания ниже поверхности земли
D f / B 0 :
: Ускорение под действием силы тяжести
G : Модуль сдвига грунта
k h , k :
N c , N q , N γ : Коэффициенты несущей способности
N γe : Оптимизированный коэффициент несущей способности одиночной сейсмической нагрузки
N γs Коэффициент несущей способности :
N γe / N γs : Нормализованный коэффициент понижения
PL: Равномерно распределенная нагрузка на колонну
q : r 0 , r : Начальный и конечный радиусы бревенчатой ​​спиральной зоны (т.е.e., BE и BD) соответственно
t : Время вибрации
T : Период бокового сотрясения
V 1 , V 2 и В θ : Абсолютная и относительная скорости соответственно
В p : Скорость первичной волны
Скорость поперечной волны
α 1 , α 2 : Базовые углы треугольной упругой зоны под фундаментом
β : бревенчато-спиральная часть в бревенчато-спиральном механизме
γ : Удельный вес грунтовой среды
9040 0 λ , η : Постоянная Ламе
υ : Коэффициент Пуассона почвенной среды
Φ : Угол внутреннего трения грунта
Угловая частота
SOS: Поиск организмов-симбиозов
SQI: Простая квадратичная интерполяция
HSOS: Поиск организмов-симбиозов.

Добавить комментарий