Свайный или ленточный фундамент: Какой фундамент лучше – ленточный или свайный

Содержание

Ленточный, свайный или плитный фундамент? Разбираем плюсы и минусы разных оснований

Проектирование дома всегда начинается с выбора фундамента. Он обеспечивает надежность всего строения, поэтому полезно иметь представление о разных основаниях. Статья поможет узнать:

  • что важно при подборе фундамента для дома;
  • каковы плюсы и минусы ленточного, свайного и плитного фундамента;
  • для чего подходит тот или иной фундамент.

До начала строительства надо ответить на три вопроса:

1. Какой тип грунта на участке? Его свойства, как сильно он промерзает, как глубоко расположены грунтовые воды и насколько сильно он оседает. В данном случае нужны геологические изыскания и консультация геолога.

2. Какой дом вы хотите? Это должна быть не картинка из журнала или описание на словах, а настоящий план. Этажность, наличие подвала или цокольного этажа, гараж, терраса, даже сезонность проживания — все конструктивные особенности играют роль.

3. Из чего будут сделаны стены? Строительные материалы имеют разный вес. Значит, нагрузка на фундамент тоже будет разная. Например, дерево — лёгкий материал, а для кирпичных стен и перегородок нужно основание попрочнее.

Как только у вас будут ответы на вопросы, переходите к выбору основания.

Другое название — свайно-винтовой фундамент. Для его создания в грунт завинчивают сваи, а затем соединяют их ростверком — он и перераспределяет нагрузку от здания на сваи. Свайный фундамент требует минимум земляных работ, поэтому часто используется в частном строительстве.

Свайный фундамент подходит для домов из бруса, «каркасников», бани, небольших построек.

Плюсы свайного фундамента:

  • Подходит для любого грунта, даже проблемного: глина, грунт с неравномерной плотностью, торфяники.
  • Удобно использовать на участках с перепадами высот.
  • Не впитывает воду из земли: полы дома не копят лишнюю влагу и остаются сухими.
  • Монтируется за 3-4 дня. Это в несколько раз быстрее остальных фундаментов.
  • Материалы для фундамента и работа строителей строят меньше, чем бетонные основания. Нет нужды арендовать спецтехнику.

Минусы свайного фундамента:

  • В доме на сваях нельзя сделать цоколь или подвал.
  • Между фундаментом и полом дома остается небольшое пустое пространство. Оттуда может задувать ветер, поэтому полу требуется утепление.

Представляет из себя ленту с замкнутым контуром по всему периметру здания. Толщина контура зависит от материала дома, а заглубление — от его конфигурации. Если запланирован подвал, фундамент может уходить в почву на 3-4 метра.

Ленточный фундамент подходит для каркасных домов и бань, для увесистых строений из кирпича, керамзитобетона и шлакобетона, для зданий с подвальным помещением.

Плюсы ленточного фундамента:

  • Прочный, поэтому подходит даже для дома с тяжелыми стенами: из камня, газобетонных блоков, кирпича.
  • Доступен по цене, так как нет переплаты за заливку большой площади.
  • Позволяет сделать цокольный этаж, подземный гараж или подвал.

Минусы ленточного фундамента:

  • Заливать ленту фундамента лучше за один раз, чтобы не появились холодные швы.
  • Его не используют на заболоченной почве и подвижном грунте: из-за движений почвы лента испытывает разное давление и трескается.

Подробнее о возведении ленточного фундамента

Это одна большая цельная плита, которая опирается на подушку из гравия и песка и равномерно распределяет нагрузку строения на почву. Плита компенсирует все движения грунта и не передает их на стены, поэтому такой фундамент называют «плавающим».

Плитный фундамент подходит для крупных двух- и трехэтажных домов, которые возводят на слабых и оседающих грунтах.

Плюсы плитного фундамента:

  • Подходит для сложных сыпучих и слабонесущих грунтов из-за большой площади опоры.
  • Равномерная нагрузка на части здания, минимальный риск появления трещин.
  • На плите можно построить дом из любого материала и любой конфигурации.
  • Служит одновременно черновым полом дома.

Минусы плитного фундамента:

  • Самый дорогостоящий из фундаментов.
  • Долгий процесс создания: заливка, схватывание и твердение бетона занимает больше месяца.
  • Не подходит для участков с перепадами высот.

Универсального решения, как вы успели заметить, не бывает. На выбор влияют внутренние факторы: ваши представления о доме, — и внешние: грунт, климат. Но если вы будете знать достоинства и недостатки каждого типа основания, вам будет легче принять верное решение. 

Свайно ленточный фундамент особенности и технология его возведения

Свайно-ленточный фундамент – достаточно популярный вариант фундамента, представляющий собой комбинацию двух других конструкций – ленточного и свайного.

Он используется в тех случаях, когда масса постройки относительно невысокая, поэтому нет необходимости строить глубокий ленточный фундамент, но при этом тип грунта не позволяет обойтись лентой малой глубины лентой из-за сыпучести или высокого показателя пучинистости. В этом случае на помзь и приходит эффективная комбинация свай и бетонной ленты.

Технические особенности комбинированного фундамента

Лента в таком фундаменте выполняет функцию равномерного распределения нагрузки, создаваемой постройкой, и не допускает перекосов всего фундамента и здания.

Сваи играют роль стабилизатора, как бы «цепляясь» на глубине за более плотные и стабильные слои грунта, не давая постройке просесть, перекоситься, или сдвинуться вместе с сезонными изменениями грунта.

Благодаря такой комбинации даже на подвижном и не стабильном грунте можно простроить устойчивое здание, которому будут не страшны никакие геологические процессы.

Чаще всего прибегать к такому типу фундамента приходится в регионах с болотистой местностью, влажным климатом или грунтовыми водами, расположенными близко к поверхности грунта.

Если в такой почве возводить только ленточный фундамент, он может «поплыть» вместе с постройкой, а свайный – легко перекашивается, если с одной стороны его начнет подмывать. Тогда как комбинированный плотно «садится» на поверхность грунта, прочно цепляясь за жесткие слои почвы глубоко под поверхностью.

Преимущества комбинированного фундамента

Скорость. Свайно-ленточный фундамент строится достаточно быстро, так как лента требуется неглубокая и ее заливка бетоном даже своими силами не займет много времени, а сваи сами по себе являются одним из самых быстрых материалов, которые используются в строительстве фундаментов.

Технология возведения такого фундамента максимально проста и не требует привлечения тяжелой техники или использования каких-либо специальных инструментов или материалов.

Стоимость. Этот вариант обходится значительно дешевле глубокого ленточного фундамента, а результат практически ни в чем ему не уступает.

Если все расчеты были сделаны правильно, такой фундамент не потребует коррекции и ремонта несколько десятков лет, поэтому после завершения строительства можно будет не беспокоиться об устойчивости здания. Ему не страшны ни грунтовые воды, ни пучинистость, ни сыпучесть грунта.

Недостатки комбинированного фундамента

Постройки, стоящие на свайно-ленточном фундаменте, не могут иметь цокольный этаж, подвал или хотя бы погреб. Для создания помещений ниже уровня пола требуется глубокий ленточный фундамент, одновременно играющий роль стен, тогда как в остальных вариантах придется обойтись без подвала или отказываться от экономии на фундаменте.

Пол в доме на таком фундаменте должен иметь дополнительное утепление, потому что как и в случае с подвалом, по бокам фундамент не защищен глубокими «стенами», поэтому грунт может промерзать и под полом.

Частично этот неприятный эффект компенсируется созданием усиленной бетонной подушки внутри ленты, но утепление и вентиляция пола потребуется в любом случае, особенно если речь идет о регионе с холодными зимами.

Технология строительства свайно-ленточного фундамента

От свай зависит устойчивость фундамента на пучинистом и сыпучем грунте, поэтому здесь не допускается экономия или халатность при их выборе. Лучше всего использовать сваи с круглым сечением, на роль которых подойдут металлические трубы, которые легче всего вогнать в грунт на нужную глубину.

Еще один вариант – сваи из асбестоцемента, обладающего высокой устойчивостью к влажности, поэтому имеющего долгий срок службы даже при нахождении во влажной почве.

Траншея

Первым делом в начале работы требуется выкопать траншею. Так как основную роль в устойчивости дома на грунте будут играть сваи, ленту можно делать неглубокую, не более 80 см.

Размечается траншея также, как и при строительстве обычного ленточного фундамента: по всем углам вбиваются столбики, леской или шнуром натягиваются оба периметра, внутренний и внешний.

Ширина траншеи зависит от ширины стен дома, к которой нужно добавить небольшой запас под опалубку и обсыпку песком.

Скважины

Когда траншея будет вырыта, нужно бурить скважины под размещение свай. Их глубина должна пересекать горизонт замерзания грунта, чтобы вся конструкция прочно зацепилась за неподвижные слои почвы. Р

асстояние между скважинами зависит от массы дома и характеристик грунта на строительном участке, но не должно быть больше, чем два метра.

В скважины насыпается песок для создания подушки из расчета на слой в 15-20 см на каждую сваю.

Гидроизоляция скважин

Далее требуется сделать гидроизоляцию скважин. Для этого из рубероида формируется труба по размерам соответствующая скважине и опускается в нее до конца.

Распрямившись, рубероид плотно обхватит стенки, и свая будет относительно надежно защищена от большого количества влаги. После этого можно опускать сваи в скважины.

Установка свай

Процесс установки свай требует внимательности, так как бетон схватывается достаточно быстро и нужно успеть выставить по уровню и закрепить в таком положении.

После того, как свая будет опущена на подушку из песка, в нее требуется залить порцию бетона, который частично вытечет снизу и таким образом получится подошва сваи, повышающая ее устойчивость.

После создания подошвы в сваю опускается армирующая рама из металлических прутьев. Она должна быть длиннее сваи, доходить до верхнего края всего фундамента и связываться с армирующим поясом ленты. Под конец строится опалубка для ленты и весь фундамента заливается бетоном.

Чтобы избежать образования пустот, бетон нужно немного шевелить ломом или толстой арматурой, тогда он ляжет более плотно.

Завершающим этапом будет создание гидроизоляции, утепление и заливка подушки внутри ленты фундамента, которые зависят от индивидуальных условий строительства и типа строящегося здания.

Ленточный фундамент, свайный фундамент, столбчатый фундамент.


В чем заключается технология установки столбчатого фундамента? По осям в земле вырываются скважины прямоугольной формы, глубина которых для строительства домов из бруса может быть как выше уровня промерзания почвы в конкретной местности, так и ниже нее. Чтобы снизить давление здания на грунт и повысить устойчивость фундамента на дне скважины создается песчаная подушка. Она трамбуется тщательным образом. Из чего состоит столбчатый фундамент? Опорные столбики собираются из фундаментных блоков размером 20х20х40 см: Высоту выбирает сам строитель. Столбики должны располагаться в 1,5-2 метрах друг от друга.
Если сравнивать столбчатый фундамент с фундаментом ленточным, то по уровню трудозатрат и расходованию материалов первый вариант будет экономичнее в 1,5-2 раза. Для домов из бруса столбчатый фундамент вполне подходит.


Свайный фундамент
Винтовые сваи незаменимы при устройстве фундамента дома, столбов забора, причалов, мостов или просто надёжной опоры в том числе на сложных грунтах на неровных участках, в непосредственной близости к водоёмам, возвышенностям и уже построенным зданиям и коммуникациям. Монтаж винтовых свай можно выполнять круглый год, без трудоёмких земляных работ, выравнивания участка и дорогостоящей строительной техники. Он занимает до 3-х дней и сваи готовы к восприятию нагрузки. Чисто, быстро и недорого!
Преимущества винтовых свай
• Высокий запас прочности. Винтовая свая выдерживает нагрузку 6 тонн, а проектная нагрузка при строительстве 2-3 тонны.
• Установка винтовых свай не требует земляных работ, что позволяет их возводить на неровных участках, в непосредственной близости к уже построенным зданиям и коммуникациям.
• Установка винтовых свай занимает, как правило, 1 -2 дня и сразу же свайный фундамент готов к восприятию проектной нагрузки, что существенно сокращает сроки строительства.
• Хорошая вентиляция подпола препятствует гниению древесины.
• Возможность установки фундамента на винтовых сваях в зимний период позволяет осуществить строительство по минимальным ценам.
Ленточный фундамент
Ленточный фундамент устанавливают только в тех случаях, если стены предполагаемого здания предполагается возводить из камня, бетона, кирпича или же древесины, которая облицована кирпичом. Он предназначен для тяжелых конструкций.

Ленточный фундамент закладывают по периметру здания, при этом нужно опираться на толщину внутренних и внешних стен будущего здания. Кладка этого типа фундамента может проводиться в форме трапеции, прямоугольника, в форме ступеней и с увеличенной нижней частью фундамента.

Ленточные фундаменты бывают монолитными, при этом фундамент делается из арматуры и бетона, а также сборными. Такой ленточный фундамент создается из армированного бетона или из железобетонных блоков, которые укладываются и крепятся между собой надежной проволокой и специальным раствором.

Помимо этих видов ленточных фундаментов реже можно встретить бутовые и кирпичные фундаменты.

Компания СтройЛуга занимается фундаментом в Луге и Лужском районе.

Типы фундаментов: преимущества и недостатки

Типы фундаментов: преимущества и недостатки

 

Фундамент — это несущая конструкция, которая принимает и распределяет на себя нагрузки от вышележащих конструкций. Фундаменты, должны закладываться ниже глубины промерзания грунта, для того, чтобы предотвратить их выпучивание. На сегодняшний день существует несколько основных видов фундаментов, которые отличаются технологией закладки и конструкции. На непучинистых грунтах при строительстве легких деревянных построек применяют мелкозаглубленные фундаменты(фундамент, находящийся выше уровня промерзания грунта). Такой тип фундамента подходит в основном для небольших садовых домиков, летних бань и хозяйственных построек. Для строительства больших зданий применяются ленточные, стаканные, столбчатые, свайные и плитные фундаменты. Они бывают сборные, монолитные и сборно-монолитные. Выбор фундамента зависит от сейсмичности местности, грунта и архитектурных решений.

Ленточный фундамент

Технология ленточного фундамента достаточно проста, хотя ей и свойственна массивность, трудоёмкость и большой расход материала. Этот тип фундаментов часто применяется в индивидуальном строительстве.
Ленточный фундамент – это железобетонная полоса, идущая по периметру всего здания. Ленту закладывают под все внутренние и наружные стены застройки, сохраняя одинаковую форму поперечного сечения по всему периметру фундамента.
Ленточные фундаменты пригодны для домов с бетонными, каменными, кирпичными стенами или с тяжёлыми перекрытиями. Если в доме планируется подвал или гараж, то необходим именно такой тип фундамента.

Устройство ленточного фундамента

Как правило ленточный фундамент закладывают на 20 см глубже границы промерзания, но не глубже 50-70 см от уровня земли. Толщина ленточного фундамента может быть различная. Всё зависит от толщины стен, используемого материала, а также предполагаемой силы давления здания.

Мелкозаглубленный и заглубленный ленточные фундаменты

Мелкозаглубленный ленточный фундамент используется в основном для деревянных и небольших каменных домов. Но закладывается мелкозаглубленный фундамент на слабопучинистых грунтах. Глубина его заложения – 50-70 см.

Заглубленный ленточный фундамент строится в домах с тяжёлыми стенами или перекрытиями. Так же устройство заглубленного фундамента необходимо, если в доме планируется подвал или гараж. Глубина заложения такого фундамента обычно на 20-30 см ниже глубины промерзания грунта. Заглубленный ленточный фундамент требует большего расхода материала.

Столбчатый фундамент

Столбчатый фундамент предусматривает возведение столбов во всех углах, местах пересечения стен и других точках с повышенной нагрузкой. Он экономичен, надёжен, не требует дополнительных работ по гидроизоляции, однако применим только для лёгких домов.
Устройство столбчатого фундамента представляет собой систему столбов, которые устанавливаются во всех углах, местах пересечения стен, под опорами тяжело нагруженных прогонов и других точках с повышенной нагрузкой. Расстояние между столбами 1,5-2,5 м, они могут быть из бетона, бутобетона, каменной или кирпичной кладки.
В устройстве столбчатого фундамента свободное пространство между столбами засыпается щебнем или крупнозернистым песком. Далее идёт толстый слой бетона или железобетона. Чтобы сохранить тепло подпольного пространства, предохранить его от попадания влаги и пыли делают забирку.
Забирка – это стенка, соединяющая столбы. Для её строительства можно использовать кирпич, бетон, бутовую кладку толщиной 10-20 см. Если грунт пучинистый, то под забиркой следуют сделать песчаную подушку в 15-20 см. Сама же забирка углубляется в грунт на 10-20 см.

Столбчатый фундамент экономичен, надёжен, не требует дополнительных работ по гидроизоляции. Однако применим он только для лёгких домов – каркасного или деревянного типа. К тому же он исключает строительство подвалов и погребов. Фундамент такого типа применяют на грунтах, которые не подвержены пучению и подвижкам.

Монолитный ленточный фундамент

Монолитные фундаменты чаще всего применяются для лёгких деревянных домов. Их строительство не требует использования дорогой техники. При использовании таких фундаментах нет ограничений в плановой конфигурации зданий.

Виды монолитных фундаментов

В зависимости от устройства монолитные фундаменты могут быть ленточными, столбчатыми и сплошными.
Ленточный монолитный фундамент представляет собой железобетонную полосу, которая идёт по всему периметру здания. Мелкозаглубленный ленточный фундамент из монолита образует жёсткую горизонтальную раму, обеспечивая устойчивость в условиях пучинистых грунтов. Такая конструкция применяется при строительстве лёгких домов из бруса и бревна. Заглубленный ленточный фундамент из монолита устанавливается под тяжёлые каменные дома. Также применяется, если под домом планируется строительство подвала, гаража или цокольного этажа.
Столбчатый монолитный фундамент представляет собой конструкцию из столбов, которые возводятся во всех углах, местах пересечения стен, в местах с повышенной нагрузкой. Пространство между столбами засыпается щебнем или крупнозернистым песком, далее всё заливается толстым слоем бетона или железобетона. Такая конструкция применяется для лёгких домов.
Сплошной фундамент-монолит закладывается под всей площадью здания. Он применяется в тех cлучаях, когда грунт сильно сжимается.
Главное преимущество монолитного фундамента — при перемещении грунта плита двигается вместе с ним, спасая дом от разрушения.
Чаще всего монолитные фундаменты применяются для лёгких деревянных домов. Их строительство не требует использования дорогой техники. При таких фундаментах нет ограничений в плановой конфигурации зданий. Они обладают высокой прочностью и при этом «съедают» не более 15-18% бюджета от стоимости всего строительства.

Свайный фундамент

Свайные фундаменты незаменимы в тех случаях, когда строительство ведётся на неустойчивых грунтах. Это самая подходящая конструкция фундамента для крупногабаритного строительства. В основе конструкции фундамента используются сваи – столбы с заострёнными нижними концами.

Основная особенность конструкции этого типа – использование свай. Сваи – это столбы с заострёнными нижними концами. Их вбивают либо вкручивают в землю с помощью малогабаритного оборудования. Сваи в таких фундаментах упираются в более твёрдые слои грунта, проходя сквозь слабые и подвижные. На эти твёрдые слои грунта и передаётся нагрузка от всего здания. Каждая свая может выдержать нагрузку от 2 до 5 тонн! Далее верхняя часть всех свай соединяется балками — образовывая жёсткую надёжную конструкцию.

Конструкция фундамента на сваях практически ничем не отличается от столбчатого фундамента. Разница лишь в размере и несущей способности. Свая – это большой столб. Свайный фундамент используют в тех случаях, когда верхний слой грунта не в состоянии выдержать большую тяжесть, либо при высоком уровне грунтовых вод и на плывунах. Конструкция свайного фундамента является наиболее подходящей для крупногабаритного строительства.

Мелкозаглублённый фундамент

Мелкозаглубленный фундамент хорош для лёгких деревянных домов. Иногда его применяют и для каменных построек, но при небольших габаритах 6х6м. Чаще всего в индивидуальном строительстве используется ленточный мелкозаглубленный фундамент.Такой тип фундамента получил большое распространение за счёт своей низкой стоимости.

Чтобы фундамент мелкого заложения был действительно прочным и надёжным, при строительстве стоит обратить внимание на следующие моменты:
Мелкозаглубленный фундамент нельзя оставлять незагруженным на зимний период. Если это всё же произошло, то вокруг фундамента следует устроить временное теплоизоляционное покрытие. Для этого можно использовать опилки, керамзит, шлаковату и другой материал, который способен предохранить грунт от промерзания.
— Следует провести обмазку гидроизоляционными материалами боковых поверхностей фундамента мелкого заложения. Это нужно делать по всей поверхности в два слоя: первый – более тонкий, второй – толстый.

Нельзя закладывать мелкозаглубленный фундамент на промёрзшем основании. Это допускается лишь при условии очень глубокого залегания подземных вод с оттаянным грунтом и обязательной засыпкой пазух непучинистым материалом.
— Под мелкозаглубленный фундамент допускается рытьё траншеи для ввода коммуникаций. Однако при поперечном направлении её ширина должна быть не более 0,9 м, при продольном – она должна проходить не ближе 2,5 м при глубине закладки фундамента в 2 м.
— При фундаменте мелкого заложения допускается строительство подвалов, но они должны быть небольших размеров.

Плитный фундамент

Плитный фундамент – монолитная железобетонная плита, которая располагается под всей площадью фундамента. Это довольно затратный тип фундамента за счёт больших расходов на земляные работы и строительный материал. Его целесообразно использовать при строительстве небольших домов, в которых сама плита выступает в качестве основания пола.

Устройство плитного фундамента надёжно и его можно использовать для строительства домов на всех видах грунтов и при любой глубине залегания грунтовых вод. Это хороший вариант и в том случае, если строительство ведётся на неравномерно и сильно сжимаемых, пучинистых грунтах, песчаных подушках. Благодаря своей прочной конструкции – монолитной плите, которая выполняется под всей площадью здания, такой фундамент-плита не боится никаких смещений грунтов. На монолитной плите фундамента можно строить кирпичный, брусовый или каркасный дом в один или несколько в этажей.

Затраты на плитный фундамент довольно большие. Он дороже столбчатого, но дешевле ленточного. Устройство плитного фундамента требует серьёзных земляных работ, поэтому и общая стоимость монолитной плиты фундамента высока. К тому же присутстствует большой расход строительного материла – бетона и арматуры. Такой тип фундамента целесообразно использовать при строительстве небольших домов, в которых сама плита выступает в качестве основания пола.

Плавающий фундамент

Плавающий фундамент рекомендуется использовать в местностях с невысоким залеганим грунтовых вод, и на тяжёлых пучинистых, насыпных или слабонесущих грунтах. Его конструкция достаточно проста, но при этом фундамент надёжно защищает здание от деформации и разрушения.

Строительство плавающего фундамента, начинается с выкапывания траншеи. Её ширина должна быть примерно 50 см. а глубина 70 см. Далее укладывается первый ряд бутобетона по всей длине траншеи. Затем сверху кладётся полоска арматурной сетки шириной 35-40 см, либо 3-4 полоски из арматурных прутков. Все стыки «прихватываются» сваркой, или обвязываются металлической проволокой. Затем снова идёт слой бутобетона. Далее можно надстраивать цоколь. По окончании работ, плавающий фундамент должен «настояться» в течение 5-7 дней во влажном состоянии, и 2-3 дня – в сухом.

Устройство плавающего фундамента для лёгких конструкций может быть немного другим. Выкапывается траншея глубиной 60 см, засыпается щебнем на 10 см и песком на 50 см. Всё это хорошо пропитывается водой до осадки, затем снова досыпается до нужного уровня. На уровне земли из бетона отливаются плитки под столбики. Далее выкладываются столбики из кирпича, шириной 1,5-2 кирпича. Или можно использовать небольшие бетонные блоки, сверху покрываются рубероидом и доской 40 мм, которая должны быть обязательно пропитана специальным составом от гниения.
Таким образом, если под фундаментом находится вода, то она будет под ним везде. При этом возможно лишь равномерное движение фундамента.

Винтовой фундамент

На данный момент фундаменты на винтовых сваях просто незаменимы в малоэтажном загородном строительстве. Фундамент на винтовых сваях – это идеальный вариант, если дом будет возводиться на участках с высоким уровнем грунтовых вод или на пучинистых, неустойчивых грунтах.Так же, такой тип фундамента незаменим в строительстве на участках со сложным ландшафтом.

Винтовая свая – это стальная труба, на которую наварена лопасть определённой конфигурации. При строительстве винтового фундамента сваи завинчивают в грунт на глубину не менее 1,5 м. И даже если в верхних слоях находятся пучинистые и просадочные грунты, это не является проблемой. Свая завинчивается до тех пор, пока не пройдёт неустойчивый слой. Затем все сваи подрезаются по одинаковому уровню согласно проекту. Стволы свай бетонируются до уровня подрезки, а наземная часть покрывается антикоррозийным составом. Винтовые сваи обладают высокой несущей способностью, которая объясняется тем, что при завинчивании грунт между витками не разрыхляется, а уплотняется за счёт лопасти сваи.

Фундаменты на винтовых сваях по экономичности и надёжности конкурируют с традиционными фундаментами и при строительстве на участках с хорошими грунтами. А при постройке здания на сложном ландшафте, преимущества такого типа фундамента очевидны:

1. Фундаменты с винтовыми сваями не требуют земляных работ, что позволяет сэкономить средства. Строительство фундамента не требует выравнивания участка и применения тяжёлой строительной техники.
2. Строительство может вестись на подвижных, обводненных грунтах, на склонах и вблизи больших деревьев.
3. К дому, построенному на винтовых сваях легко можно пристроить и новые сооружения.
4. Небольшие сроки строительства винтового фундамента. Если дома деревянные или каркасные, то фундамент можно заложить за несколько дней.
5. Строительство можно вести в любое время года.

Какой выбрать?

Дачные дома,обычно, имеют достаточно лёгкую конструкцию, поэтому и тип фундамента для них подбирается соответствующий. Так же важно учитывать, на какой глубине залегают грунтовые воды, и какой характер у грунтов местности.

Ленточный мелкозаглубленный фундамент деревянного дома

Этот тип фундамента хорошо подходит для деревянных и небольших каменных домов. Он закладывается на слабопучинистых грунтах, либо предусматривает утепление поверхностного слоя грунта вокруг фундамента, чтобы уменьшить глубину промерзания.

Столбчатый фундамент деревянного дома

Этот тип фундамента применим для лёгких домов деревянного и каркасного типа. Однако, он исключает строительство подвальных помещений.

Фундамент каркасного дома

Каркасные стены самые лёгкие. Из-за малого веса здания прилегающие слои грунта могут действовать разрушительно на его стены, вызывая деформацию фундамента. Поэтому для каркасных домов бесподвальной конструкции лучше всего использовать мелкозаглубленные свайные или ленточные фундаменты.

Фундамент под баню

Строительство бани, как и дома, начинается с закладки фундамента. Как правило, простую деревянную баню, которая состоит из одного помещения, строят на фундаменте из камня или бута. Тип фундамента выбирается в соответствии с характером грунтов и уровнем залегания грунтовых вод. Чаще всего это ленточный или столбчатый фундамент.
Глубина закладки фундамента под баню зависит от глубины залегания слоёв грунта, которые будут служить естественным основанием для фундамента. На почвах, которым свойственно вспучивание (глинистые и суглинистые) фундамент бани закладывают ниже уровня промерзания грунта на 10-25 см. Если грунты песчаные, то глубина заложения будет не менее 0,5 м. Под внутренние стены она может быть меньше, чем под наружные, но всё равно не менее 0,4 м. от уровня земли.

Свайно-ленточный фундамент — «Правильный Фундамент» строительная компания

Свайно-ленточный фундамент Казань

Свайно-ленточный фундамент

Свайно-ленточный фундамент это разновидность свайно-ростверкового фундамента. Напомним, что под многоэтажные дома в Казани по сваям часто отливается плита. Но в таком случае это уже не плитный фундамент, а свайно-ростверковый. Плита уже является ростверком. Плита без свай — это плитный фундамент. Плита со сваями — уже свайно-ростверковый фундамент.

Для малоэтажных частных домов не имеет смысла заливать плиту, и ростверк заливают только под несущими стенами, а не под всей площадью дома. Такой ростверк похож на ленту, поэтому такой фундамент называют свайно-ленточным.

Свайно-ленточный фундамент для дома

Расчеты показывают, что свайно-ленточный фундамент  — лучший выбор для грунтов Казани, Татарстана и Марий Эл.

Подойдет свайно-ленточный фундамент для кирпичного дома, для дома из газобетона, дерева и любых других материалов.

Свайно-ленточный фундамент: плюсы и минусы

Если сравнивать с ленточным фундаментом, то плюсом свайно-ленточного фундамента является низкий расход бетона, а также высокая несущая способность.

Какой фундамент лучше — свайный или ленточный? Разумеется свайный фундамент с ростверком — у него больше несущая способность.

Минусом свайно-ленточного фундамента является высокая трудоемкость.

Можно выкопать за один день экскаватором траншею под ленточный фундамент, а на следующий день залить в нее 100 кубометров бетона. А можно 10 дней потратить на свайно-ленточный фундамент, и залить всего 20 кубометров бетона. Работы больше, расход бетона меньше. Но в итоге свайно-ленточный фундамент дешевле обычного ленточного фундамента.

Что дешевле — свайный фундамент или ленточный? Конечно свайный фундамент с ростверком!

Как правильно залить свайно-ленточный фундамент

Правильный свайно-ленточный фундамент: сначала делается

Расчёт свайно-ленточного фундамента

Чтобы рассчитать свайно-ленточный фундамент, нужно определить нагрузку от дома на ленту ростверка. Обычно она считается равномерно распределенной нагрузкой.

Затем считается необходимое количество свай через расчет допустимой осадки свайно-ленточного фундамента.

Сваи расставляются по ленте ростверка и определяется расстояние между сваями.

Определяются возникающие моменты сил в ростверке. Это так называемый расчет ленточного ростверка свайного фундамента. Исходя из этого подбирается армирование свайно-ленточного фундамента.

Для более подробной информации по моментам сил в ростверке свайно-ленточного фундамента посмотрите здесь.

Армирование ленточного ростверка свайного фундамента зависит не только от нагрузки на ростверк от дома, но и от расстояния между сваями. Армирование ростверка гораздо в большей степени зависит именно от расстояния между сваями, нежели от нагрузки от дома.

Окончательное конструирование свайно-ленточного фундамента выполняется на основе экономического анализа: что дешевле, пробурить побольше свай или заложить побольше арматуры. Эту задачу тоже решает инженер.

В любом случае, правильно рассчитать свайно-ленточный фундамент сможет только грамотный специалист. Вы можете самостоятельно попробовать сделать расчет свайно-ленточного фундамента. Затем, приобретя дорогостоящую опалубку, взяв в аренду оборудование, наняв рабочих, залить свайно-ленточный фундамент своими руками. Но вероятность ошибки будет очень велика. Как при расчетах, так и при заливке фундамента. Устройство свайно-ленточного фундамента довольно трудоемкая задача.

Подробнее о расчете фундамента читайте нашу статью «Расчет фундамента».

Так как же сделать свайно-ленточный фундамент?

Гораздо лучше заказать свайный фундамент с ленточным ростверком под ключ. Мы сами сделаем все расчеты, если хотите, объясним их смысл, сами зальем свайно-ленточный фундамент и дадим длительную гарантию.

Свайно-ленточный фундамент отзывы

Свайно-ленточный монолитный фундамент — самый популярный в Казани и по Татарстану вид фундамента.

В попытке относительно честно отнять деньги у населения какие только не придумывают фундаменты. Фундаменты на забивных сваях . Фундаменты с уширением основания свай. Все эти фундаменты имеют право на жизнь лишь при правильном изготовлении. При правильном изготовлении они будут гораздо дороже свайно-ленточных фундаментов, а при неправильном — не будут способны нести возложенные на них нагрузки и будут гораздо хуже, чем свайно-ленточный монолитный фундамент.

Подавляющее большинство домов в Казани стоят на свайно-ленточных фундаментах, и лишь небольшое число людей решаются на опасные эксперименты со своими домами.

Отзывы о свайно-ленточных фундаментах однозначно говорят о том, что этот тип фундамента является лучшим для Казани, Татарстана и Марий Эл.

Глубина свайно-ленточного фундамента

Технология свайно-ленточного фундамента такова, что сначала снимается плодородный слой под будущим фундаментом и выравнивается поверхность грунта.

Глубина свайно-ленточного фундамента: если считать по сваям, то это обычно 2 метра для Казани. Если имеется ввиду глубина заложения ленты, то это зависит от изначального перепада грунта на площадке.

Если перепад был небольшой, грунта сняли мало, то получится как бы мелкозаглубленный свайно-ленточный фундамент.

Если перепад был более 60 сантиметров, то там, где уровень грунта был выше, верхняя поверхность ростверка будет на уровне или даже ниже уровня грунта. В этом месте получится, если можно так сказать, заглубленный свайно-ленточный фундамент.

что лучше и какой дешевле

Многие строители, начиная возводить основание, сталкиваются с большой проблемой. Их не устраивает тип грунта? Может, недостаток средств на постройку? Все дело в выборе основания для дома. На данный момент существует множество разных вариаций того, как можно обустроить фундамент. Все они отличаются несущей способностью, внешним видом, конструкцией и технологией устройства.

Кроме того, каждый фундамент имеет свои достоинства и недостатки. Наиболее популярными вариантами принято считать ленточный и столбчатый фундамент. За многие годы они завоевали множество застройщиков. При этом есть приверженцы как первого варианта, так и второго. Одни отстаивают своего представителя, другие – своего. Как же разобраться в том, какой фундамент лучше свайный или ленточный?

Чтобы выяснить ответ на этот вопрос, давайте рационально сравним эти фундаменты, выясним их положительные и отрицательные моменты, а также узнаем отзывы потребителей. Так, вы сможете определиться с выбором.

Основание на сваях

Для начала обратим внимание на свайный фундамент. Он весомо отличается от ленточного своей конструкцией. В качестве опор используются сваи, которые и характеризуют тип данного фундамента. Их забивают, ввинчивают или вставляют в землю по периметру здания. Основной упор идет на углы постройки и места, где нагрузка наибольшая. Для небольших построек, фундамент из свай может повторять контур здания, а вот для массивных конструкций делают сплошное основание, как это видно на фото.

Так как именно сваи характеризуют основание, давайте детальней поговорим о них. Мы упоминали то, что устройство может быть разных видов (забивное, винтовое, буронабивное). Все сводится к виду свай. Различают несколько видов изделий, которые отличаются по материалу:

  1. Сваи из дерева.
  2. Из металла.
  3. Из бетона.
  4. Из железобетона.

Способ возведения фундамента

Если говорить о винтовом типе, то делаются металлические сваи, конец которых имеет лопасти (насечку). Благодаря им изделие можно легко вкрутить в нужное вам место. При этом работы выполняются как своими руками, так с помощью специального инструмента. Достаточно вырыть небольшую ямку и начинать вкручивать сваю в землю строго перпендикулярно.

Забивной вариант говорит сам за себя. Используются сваи с острым наконечником и тупым концом. При помощи специальной техники, изделия забивают в грунт на нужную глубину.

Буронабивной фундамент устраивается иначе. Для него скважины делаются заранее, в них устанавливается пустотелая свая, все армируется и заливается бетоном.

После того как все сваи установлены на свои места, они выравниваются по горизонту, и выполняется обвязка. Этот фундамент стал популярным из-за того, что обладает повышенной несущей способностью. Кроме того, такое основание можно использовать на любом типе грунта, независимо от его сложности.

Обратите внимание! Заводы, которые специализируются на производстве свай, начали выпускать опоры, которые имеют повышенную прочность.

К примеру, стандартные винтовые сваи имеют толщину стенок 4 мм. Для проблемного грунта этого показателя более чем достаточно. Но, сейчас вы можете купить опоры, которые имеют толщину металлической стенки равную 6,5 мм. Это расширило спектр применения данного вида фундамента, сделав его незаменимым в промышленности.

Основной фактор, который говорит в пользу этого типа основания – возможность возводить фундамент на проблемном грунте. Какие они? Глинистая почва, суглинистая, торфяная и болотистая. С таким грунтом устраивать железобетонный фундамент не рекомендуется. А если и делать это, то надежная конструкция обойдется вам во много дороже. Получается, что за меньшую цену свайного фундамента, вы получаете качественное основание.

Подведем итоги по выбору фундамента для строительства малоэтажного дома.

Столбчатый фундамент можно использовать на малопучинистых грунтах под легкие пристройки к дому, если грунты пучинистые – лучше использовать сваи.

Свайный фундамент рационально использовать под одноэтажные деревянные дома из бревна или бруса, но с обеспечением правильных расчетов.

Ленточный фундамент прекрасно подойдет под двухэтажное здание, как из камня, так и из дерева. При этом можно использовать мелкозаглубленный вариант, если нет надобности в подвале.

Плавающая плита прекрасно подойдет под любой малоэтажный дом. Выбор будет разумен, если планируется теплый пол.

Плюсы и минусы свайного фундамента

Итак, чтобы иметь полную картину, давайте подытожим все и узнаем, в чем же преимущества такого типа фундамента.

  1. Низкая себестоимость. На устройство свайного фундамента вы потратите на 30% меньше средств, чем на сооружение железобетонной конструкции (если говорить о рыхлом и неустойчивом грунте).
  2. Небольшие сроки возведения готовой конструкции. Работа выполняется быстро и без особых трудозатрат. Кроме того, использовать специальную технику не требуется (только для забивного типа). Если вам нужно построить свой небольшой дом или сарай, то все можно сделать быстро и своими руками.
  3. Идеальный вариант для сооружения здания на проблемном грунте. Речь идет о болоте, глине и т. п.
  4. Безопасность и долговечность основания. При соблюдении технологии устройства, способен прослужить до 200 лет.
  5. Если сравнивать с ленточным основанием, то никаких работ по копке траншей не требуется. Да и с бетоном возиться не придется. Благодаря этому работа несложная и быстрая.
  6. Начинать работы можно в любой период, даже зимой. Достаточно очистить участок от снега и приступать к процессу.
  7. Если на участке большие перепады высоты, для свайного фундамента это не проблема.
  8. Высокая прочность и способность выдерживать большие нагрузки.

Как видите, преимуществ действительно много и все они довольно весомые. А есть ли у него минусы? Конечно, ни одна вещь не может обойтись без них. То же касается свайного фундамента. Они небольшие, но есть, поэтому обратите на них внимание.

  1. Если не иметь достаточных знаний, можно купить сваи низкого качества. А это приведет к тому, что о долговечности возведенного фундамента говорить не стоит. Ведь металл может поржаветь, железобетон раскрошиться. Это может привести к трагическим последствиям.
  2. Использовать свайный фундамент на каменистом грунте нельзя. Лопасти могут поломаться, а достичь нужной глубины будет достаточно сложно. Как результат, мелкозаглубленное неустойчивое основание, непригодное для строительства.
  3. Соорудить подвальное помещение под зданием невозможно. То же касается и гаража.
  4. Высокие трудозатраты, чтобы утеплить свободное пространство под полом и декорировать его.

Если верить отзывам, то большинство людей довольны качеством данного типа фундамента.

Какие бывают винтовые сваи?

Разновидностей винтовых свай для фундамента достаточно много, поэтому прежде, чем приступать к работе, стоит ознакомиться какой тип будет наиболее подходящим в том или ином случае.

Как было сказано выше, винтовые сваи представляют собой металлическую трубу, оснащенную с одной стороны конусом и лопастями. Диаметр ее может варьироваться от 57 до 327 мм. Наиболее популярным размером в строительстве считается 108 мм.


Конструкция сваи

В зависимости от конфигураций, всего выделяют 3 основных типа конструкций:

  • Классический. Обладает одной широкой лопастью и подходит для сооружения облегченных построек. Такой тип также часто используется для ручной подготовки основания будущей конструкции;
  • Обладающий несколькими лопастями. Они располагаются на разных уровнях трубы, в связи, с чем могут обеспечивать повышенное сцепление с землей. Такой тип можно использовать для боле масштабных построек без риска уменьшения прочности;
  • Узколопастный. Помимо того, что у такого вида конструкции лопасть заужена, на нем также имеются многовитковая нарезка. За счет такого строения, данные сваи используются в условиях очень плотных пород и каменистых скал.

Виды винтовых свай также могут различаться имеющимися на них наконечниками. Они могут быть сварными или литыми. Последние отличаются повышенной прочностью и более дорогой за счет этого ценой. Их используют для крупных капитальных сооружений и для почв в условиях вечной мерзлоты. В обычных случаях хорошо со своей функцией справляются и более доступные по цене сварные винтовые сваи.

Фирмы-производители выпускают сваи под собственными сериями и названиями. Группа компаний Bau представляет ассортимент, состоящий из двух основных серий.

  • Серия FM. Включает в себя модели, длиной от 1400 до 3500 мм. Диаметр при этом может быть: 76, 89, 114 мм. Все сваи в данной серии обладают фланцевым соединением в верхней части трубы. Это позволяет исключить дополнительные сварочные работы при монтаже каркаса сооружения.


Серия FM 24 узнать подробнее

  • Серия Т. В данной серии представлены винтовые сваи, длина которых варьируется от 550 до 3500 мм. Вариантов диаметра в данном случае, больше: 76, 89, 114, 325 мм. Такие сваи используются при конструкции фундамента небольших объектов. Это могут быть уличные опоры, столбы, рекламные щиты, беседки или террасы.


Серия T узнать подробнее
Цены на сваи варьируются в зависимости от их назначения и размеров.

Ленточный тип фундамента

Это массивная конструкция из железобетона. Она имеет внушающий вес, а на устройство потребуется немало усилий. Что представляет собой этот вид фундамента? На фото видно, как он выглядит.

Эта сплошная лента повторяет контур всего здания, включая несущие стены и стены внутри. Это замкнутая конструкция, которая изготавливается из бетонного раствора, укрепленного арматурными прутьями. Но, ленточный фундамент может возводиться из нескольких видов материала:

Вся нагрузка передается на ленту и распределяется по грунту. Особенностью фундамента является его высокая несущая способность. Он подходит как для небольших домов, так и для внушительных конструкций.

Способ возведения фундамента

Чтобы соорудить такой фундамент, нужно попотеть с земельными работами. Дело в том, что для заливки ленты нужно вырыть подходящий котлован, повторяющий контур дома. При этом он может иметь ширину, начиная от 40 см, а глубину от 50 см и выше. Для сложных грунтов делается траншея, глубиной 1,5 м.

Следующий этап – устройство песчаной подушки для предотвращения размывания грунта водой. Песок и гравий трамбуются (каждый слой минимум 10 см), сверху делается обрешетка, устанавливается арматурная сетка и все заливается бетоном. Характерным является то, что средств, усилий и времени на возведение конструкции необходимо значительно больше. Кроме того, использовать его для болотного или глинистого грунта не рекомендуется.

Комбинированные виды фундамента

К комбинированным фундаментам относятся варианты реализации основных видов фундамента вместе (в единой конструкции). К таким фундаментам можно отнести свайно-ростверковый и свайно-ленточный фундамент, плиту на сваях, плиту на грунтах (на песчаной подушке). Это конструктивно сложные варианты фундамента признаны свести к минимуму недостатки, а использовать только преимущества разных видов фундамента. Но они являются сложными конструкциями, поэтому самостоятельное их строительство без специальных расчетов не желательно.

При этом в «самострое» с целью экономии используются именно такие варианты, что часто заканчивается плачевно.

Подробнее о комбинированных фундаментах будет рассказано в специальных статьях.

Плюсы и минусы ленточного фундамента

Теперь приступим к рассмотрению достоинств и недостатков данного типа основания.

  1. Одно из главных преимуществ фундамента – возможность постройки подвального помещения и гаража. Мало того что в этом помещении можно скрыть коммуникации, так еще и потери тепла самого дома уменьшаются. Да и освобождается помещение для хранения автомобиля.
  2. Несмотря на высокие трудозатраты, всю работу вы можете выполнить самостоятельно. За весь процесс, единственный механический инструмент который вам понадобиться – это бетономешалка и вибрационный агрегат. Все остальное делается вручную, без специализированной техники.
  3. Высокая прочность, характеристики, и, соответственно, длительный срок эксплуатации. При правильной установке, основание прослужит минимум 150 лет.
  4. Хороший показатель стойкости перед негативным воздействием подземных вод.

Несмотря на востребованность такого типа фундамента, он имеет свои явные недостатки:

  • высокие трудозатраты на земляные работы;
  • длительный срок всего процесса. Мало того что траншею выкопать долго, так еще и сооружать опалубку и ждать месяц, ока высохнет бетон;
  • заливать фундамент нужно сразу, чтобы не образовывалось стыковочных швов. Если допустить их возникновение, то прочность основания значительно снижается. Важно добиться монолитной конструкции;
  • большая себестоимость, это касается и материалов, средств и усилий;
  • ленточный фундамент подходит не для всех типов грунта.

Если брать во внимание отзывы застройщиков, то многие отмечают его надежность и длительный срок службы. Однако не всех радует то, что приходится тратить много времени на весь процесс, начиная от копки траншеи, заканчивая гидроизоляцией.

Когда используют винтовые сваи?

Винтовые сваи представляют собой достаточно простую конструкцию. Их основу составляет длинная стальная труба, на одном конце которой располагаются лопасти, от одной до нескольких единиц. При этом длина, диаметр, толщина, как у самой трубы, так и у лопастей, могут быть различными. Сваи вкручиваются в грунт так, чтобы глубина погружения должна быть не менее 1,5 метров. Чем сложнее рельеф земляного участка, тем больше должен быть этот показатель. Верхние части конструкции впоследствии обрезаются.


Фундамент бревенчатого дома на винтовых сваях

Винтовые сваи используются для строительства сооружений различного характера. Это могут быть:

  • Малоэтажные индивидуальные жилищные объекты, а также бани, дачные дома;
  • Капитальные сооружения и каркасные дома;
  • Пристройки к существующим объектам. Это могут быть веранды или террасы;
  • Опоры для сетей электропередач, освещения, рекламных щитов;
  • Складские помещения, гаражи и ангары;
  • Высотные мачты;
  • Гидротехнические объекты;
  • Здания промышленного назначения, например, теплицы.

К более мелким объектам, при установке которых используются винтовые сваи, относятся:

  • Различного рода ограждения, заборы, настилы, лестницы;
  • Внутридомное оборудование, например, печи;
  • Пешеходные мостики.

Более того, их применяют для укрепления фундаментов сооружений, находящихся в аварийном состоянии или во время борьбы с оползающим грунтом. Такие сваи также удобно использовать для временных сооружений. А вот в качестве заземления их применять нельзя. В противном случае электрический ток усилит риск появления коррозии, что значительно отразится на качестве сварных швов.

Как выбрать подходящие винтовые сваи?

Как видно, нет единого ответа на то, какие выбрать сваи. Модель в первую очередь определяется в зависимости от цели их дальнейшего использования, а также от условий грунта земельного участка.

Но существует ряд общих критериев, которые необходимо учитывать при выборе:

  • Изделия должны быть сделаны из качественной стали, которая используется не вторично и не имеет повреждений;
  • Сваи должны быть обработаны антикоррозийными средствами;
  • На самом стержне не должно быть заметных швов от сварки;
  • Все лопасти, не зависимо от их количества, должны иметь симметричную форму;
  • Размеры лопастей должны быть не менее следующих показателей: диаметр – 30 см ми более, толщина – 0,5 см и более.


Винтовые сваи должны быть сделаны из качественной стали
Если говорить о выборе наконечника, то стоит знать, что каждый из них имеет свое преимущество. Сварной вид лучше выбирать, если необходимо обеспечить максимальную защиту объекта от опрокидывания. Но для сложных почв и масштабных построек лучше остановить выбор на литых. Их уровень прочности позволяет выдерживать очень большой объем нагрузки.

В целом, все части свай должны внушать доверие в их прочности. Лучше всего приобретать продукцию проверенных фирм-производителей для того, чтобы быть уверенным, что конструкции прошли все необходимые этапы обработки. Так помимо нанесения на них средства, препятствующего образованию коррозии, они должны пройти процедуру очистки пескоструйным аппаратом. Производитель должен быть готовым предоставить всю необходимую документацию, подтверждающую качество товара.

Срок службы винтовых свай зависит не только от использованных материалов, сварочных швов, толщины изделия, но и от правильности их эксплуатации. При верном монтаже конструкций, можно рассчитывать на их долгую и верную службу.

Разновидности фундаментов под дом из бруса

Чтобы точно определиться с тем, какой фундамент лучше для дома из бруса, необходимо изначально знать все характеристики оснований, который используют для возведения подобных строений.

Итак, можно соорудить:

  • монолитное основание;
  • свайное;
  • ленточное;
  • столбчатое;
  • плитное.

Все эти типы фундаментов отличаются не только технологией изготовления, но и своими техническими характеристиками. Только основываясь на них, можно определить, какой фундамент нужен для дома из бруса.

Примечание. Предварительно нужно узнать у специалистов все о выборе фундамента для дома из бруса, чтобы строение было прочным и прослужило верой и правдой не одному поколению жильцов.

Как соорудить монолитное основание?

Используется для того, чтобы соорудить этот фундамент для дома из бруса, инструкция. Итак, изначально определяются габариты будущего строения и выкапывается котлован необходимой глубины. Далее изготавливается опалубка из деревянных досок. Затем нужно приготовить бетонный раствор. Все ингредиенты замешиваются в бетономешалке, чтобы состав имел однородную структуру.

Как только бетон готов к заливке, прокладывается арматура для усиления прочности основания и заливается раствор.

Примечание. Такой фундамент должен высохнуть и окрепнуть. Занимает это не менее 20 дней.

Некоторые специалисты рекомендуют дать основанию выстояться на протяжении нескольких сезонов. Особенно важно в этом случае зацепить в работах осень и весну.

Монолитное основание под деревянный дом

С уверенностью можно сказать, что такой фундамент является самым практичным и наиболее популярным для возведения любого дома. Несмотря на свои преимущества, он имеет один, но довольно существенный недостаток – стоимость. При расчете такого основания принимают во внимание количество необходимого материала:

  • песка;
  • цемента;
  • воды;
  • прочих дополнительных компонентов.

К последним относят затвердители и другие минеральные вещества, улучшающие прочность бетона и его стойкость практически ко всем воздействиям.

Сколько понадобится свай?

Это зависит от многих факторов: типа почвы и количества осадков, выпадающих в вашей местности, веса и типа постройки и многого другого. Для расчета количества свай нужен план строения (желательно, чтобы размеры были осевые). Вначале сваи размещают в местах стыков стен.

Для деревянных конструкций допустима ширина пролетов между сваями до 3 м, для строений из пено- или газоблоков, кирпича – не больше 2 м, обязательно наличие железобетонного ростверка (ленты, монолита или готовой железобетонной плиты). И еще такой момент: скажем, каркасный дом размером 6×9 м можно поставить и на 12, и на 20 сваях. С одной стороны, чем больше свай, тем выше надежность фундамента. А с другой – лишние траты не всегда оправдывают себя.

Ссылка по теме: Свайно винтовой фундамент – возможные проблемы

D сваи Толщина Варианты
(мм) стенки трубы

(мм)

использования
325 6,8,10 Используются
(±2) преимущественно
219 6, 8, 10 (±2) в промышленном строительстве
159 6,8,10 Двухэтажные дома
(±2) из кирпича, пено-блоков, бревна
133 4,5 (±2) Каркасные дома, дома из кирпича, пеноблоков, бревна и бруса
108 4 (±2) Каркасные дома, бани, реконструк­ция, пирсы
89 3,5 (±2) Беседки, ограж­дения
76 3,5 (± 2) Беседки, ограж­дения
57 3,5 (±2) Ограждения

Винтовые сваи или ленточный фундамент

При возведении одноэтажных жилых строений и хозяйственных построек конструкция здания устанавливается на облегченный фундамент. В большинстве случаев проводится индивидуальное строительство на винтовых сваях или на традиционном ленточном фундаменте. Данные виды фундаментов имеют ряд преимуществ, включая экономичность, небольшие временные и физические затраты на их строительство. Но есть ряд случаев, когда ленточный фундамент возводить нецелесообразно и стоит отдать предпочтение именно свайному фундаменту.

В каких случаях для фундамента используются винтовые сваи

Свайные фундаменты оптимальное решение для неустойчивых грунтов. Винтовые сваи могут заглубляться в землю на 5 – 20 м. Такая конструктивная особенность фундамента обеспечивает устойчивую прочную основу для здания даже в заболоченной местности, с глубоким промерзанием почвы или с высоким уровнем грунтовых вод.

На эскизе — деревянного дома на винтовых сваях

Глубокое промерзание грунта делает невозможным возведение традиционных фундаментов, поэтому в северных регионах подходит только свайная основа под конструкцию здания. Свая может легко преодолеть мерзлоту. Свайно-винтовые фундаменты устанавливаются во всех климатических зонах при любом рельефе поверхности, на сложных и нормальных грунтах, а также на наклонных поверхностях почвы. Не используют их только на каменистых грунтах или на скальной породе. В отличие от свай, ленточные фундаменты нельзя установить на подвижных грунтах, в местах с глубоким промерзанием грунта, в заболоченных местностях и в ряде других случаев.

Преимущества свайных фундаментов

Большая популярность свайных фундаментов в последнее время говорит о том, что их достоинства оценили многие застройщики. Главное преимущество винтовых свай состоит в их надежности и доступности. Свайно-винтовой фундамент представляет собой устойчивую конструкцию с опорами глубоко заглубленными в землю.

Сваи отличаются по размерам и форме. Выбирают их в соответствии с особенностями почвы и будущими весовыми нагрузками. Внешне сваи имеют вид трубы со спиральными насадками, помогающими заглублять сваю в почву. Внутри сваи наполняются бетонным раствором, который их упрочняет и защищает от коррозии. Конструкция здания устанавливается на ростверки (деревянные брусья или железные балки). Ростверк обеспечивает равномерное распределение нагрузки на сваи.

На видео — плюсы и минусы свайно-винтовых фундаментов

Установка свайно-винтового фундамента не требует серьезных финансовых затрат. При возведении такой основы не предусмотрено земляных работ и использование спецтехники. Стоимость самих свай вполне доступная. При возведении свайных фундаментов сокращается время строительства всего здания. Такие фундаменты не дают усадки, что тоже относится к их неоспоримым преимуществам. Ведь благодаря этому, возводить конструкцию здания можно начинать сразу по окончанию монтажа свайно-винтового фундамента. Для зданий небольшой массы используются сваи из стали около 5 мм толщиной.

Для более тяжелых строений применяются сваи с большей толщиной стали. Свайно-винтовые фундаменты применяются для деревянных, кирпичных, газобетонных строений. Если требуется сделать пристройку к уже существующему зданию, то, используя сваи в качестве опор под новое сооружение, можно не рыть котлован рядом со старой конструкцией. А особенно удобна такая технология возведения пристроек, если старое здание стоит на неровной поверхности.

При возведении свайно-винтового фундамента можно парарельно прокладывать инженерные коммуникации, не привлекая для этого тяжелую технику. Это еще одно важное преимущество свайных конструкций.

Некоторые особенности установки свайно-винтового фундамента

Застройщики, которые хотят возводить дом или хозяйственную постройку на сложных неустойчивых грунтах и при этом еще максимально сократить время строительства и финансовые затраты, могут смело использовать основой для дома винтовые сваи. Это лучший вариант при строительстве разных видов сооружений.

На видео — процесс установки винтовых свай

Монтаж свай можно осуществить самостоятельно, изучив предварительно технологии их установки. Винтовые сваи можно заглублять в почву ручным способом. При установке сваи нужно обязательно контролировать ее вертикальность, используя уровень. Нельзя положение сваи корректировать путем вывинчивания, так как грунт будет разрыхляться.

Ленточный фундамент на слабой глине, стабилизированный гранулированной траншеей или сваей

Цитируется по

1. Повышение несущей способности опор с использованием армированной гранулированной траншеи

2. Экспериментальное и численное моделирование несущей способности фундаментов на мягкой глине, стабилизированной сыпучим материалом

3. Трехмерное сопряженное механическое и гидравлическое моделирование геосинтетической каменной насыпи с опорой на колонны по мягкой глине

4. Аналитические решения для каменных насыпей с опорой на колонны с геосинтетическим покрытием с акцентом на нелинейное поведение колонн

5. Несущая способность фундамента, армированного каменными колоннами, подверженного наклонным нагрузкам

6. Многоуровневое исследование стабилизации почвы с использованием бактериальных биополимеров

7. Испытания модели центрифуги на деформационное поведение каменной насыпи с опорой на геосинтетические колонны в недренированном состоянии

8. Относительный вклад различных механизмов деформации в оседание фундаментов с плавающей каменной опорой на колоннах

9. Влияние гранулированных свай с геотекстильным покрытием на прочность расширяющихся глин

10. Оценка геосинтетических опор на колоннах насыпи с упором на проникновение в подошву колонны

11. Критический обзор характеристик свайных железнодорожных насыпей при циклических нагрузках: подход численного моделирования

12. Новое использование пенополистирола EPS в качестве материала колонны: лабораторное исследование

13. Эквивалентные характеристики прочности на сдвиг композитного грунта, армированного каменными колоннами: численная оценка с использованием FDM-DEM

14. Улучшение Сейсмическая несущая способность фундамента на мягкой глине по зернистым материалам

15. Поведение жесткой опоры, опирающейся на группу каменных колонн

16. Использование армирования георешеткой и каменной колонны для усиления основания фундамента из мата

17. Экспериментальные исследования одиночных армированных каменных колонн с различным расположением геотекстиля

18. Процесс разрушения одиночной каменной колонны в мягком грунте при жесткой нагрузке: численное исследование

19. Экспериментальное и статистическое исследование одиночных и групп Каменные колонны

20. Анализ деформации каменных насыпей с опорой на геосинтетические колонны с использованием модели расширения полости

21. Несущая способность раздвижных опор на заполненной опорной плите глине: обновления и концентрация напряжений

22. Совместное численное исследование DEM-FDM процесса деформации и разрушения изолированной каменной колонны в мягком грунте

23. Поведение каменной колонны с геотекстилем в мягких грунтах

24. Физическое моделирование каменных колонн в отложениях ненасыщенных грунтов

25. Экспериментальное исследование поведения колонн уплотнения песка в песчаных пластах

26. Homojen Kum Zeminlerde Optimum İyileştirme Derinliğinin Deneysel Olarak Belirlenmesi 27007. Анализ деформации каменной колонны с геосинтетическим покрытием с использованием моделей расширения полости с акцентом на граничное условие

28. Численное моделирование зоны подпочвенного слоя между каменными колоннами

29. Реакция на нагрузку и оседание геотекстильных свай, усиленных латерально армированными гранулированными сваями в расширяющемся грунте при сжатии

30. Влияние свойств заполнения на поведение осадки и нагрузки зернистых колонн в морских глинах

31. Анализ деформации каменной колонны с геосинтетическим покрытием — насыпь с учетом радиальной выпуклости

32. Поведение неглубоких фундаментов с эксцентрической нагрузкой, покоящихся на композитных грунтах

33. Анализ деформаций геосинтетической каменной колонны и окружающей среды Модель расширения полости

34. Лабораторное исследование одиночных каменных колонн, армированных стальными прутками и дисками

35. Несущая способность группы каменных колонн с зернистым покрытием

36. Численный анализ многослойного геосинтетического слоя над каменными колоннами из улучшенной мягкой глины

37. Реакция на повторяющуюся нагрузку опорных фундаментов насыпей из гранулированных гранул на насыпях

38. Влияние каменных колонн на характеристики консолидации глины Грунт

39. Несущая способность группы каменных колонн в мягких грунтах, подверженных локальным или пробивным сдвигам

40. Определение несущей способности каменных колонн с применением нейронечеткой системы

41. Экспериментальное исследование улучшения почвы с помощью каменных колонн и зернистых покрытий

42. Экспериментальное исследование несущей способности каменных колонн с зернистыми слоями

43. Экспериментальное исследование смешанных гранулированных ворсовых куч

44. Виды разрушения и несущая способность ленточных фундаментов на мягком грунте, армированных плавающими каменными колоннами

45. Использование георешетки для повышения пластичности цементно-смешанной глины

46. Оценка несущей способности плавучей группы каменных колонн

47. Несущая способность фундаментов на мягких глинах с зернистой колонной и траншеей

48. Характеристики малой группы геосинтетических зернистых свай

49. Подход к расчету текучести при плоской деформации для анализа устойчивости грунтового основания, армированного колоннами, при наклонной нагрузке

50. Статические характеристики опор в траншеи для гранулированных материалов, армированной шинами

51. Особые случаи фундаментов неглубокого заложения

52. Надежная конструкция насыпных фундаментов на глинах, армированных опорами из заполнителя

53. Исследование осадки и несущей способности длинных грунтов Мягкий грунт, укрепленный камнем столбцы

54. Рациональное проектирование фундаментов на грунте, усиленном колоннами

55. Анализ аналитического поведения мягкого грунта, усиленного сваями гранулированного уплотнения

56. Экспериментальный и численный анализ геосинтетических плавающих гранулированных свай в мягких глинах

57. Tabakalı Zeminlere Oturan Dairesel Temellerin Deney ve Analitik Yöntemle İrdelenmesi

58 на сжимаемой опорной стойке с опорой на несущую поверхность K на грунтовой стойке . с гранулированной траншеей

59. Несущая способность ленточного фундамента в усиленном зернистом слое над мягким неоднородным грунтом, стабилизированным гранулированной траншеей

60. Несущая способность ленточной опоры на усиленном основании над мягким грунтом с гранулированной траншеей

61. Экспериментальные и численные исследования реакции каменной колонны на слоистый грунт

62. Мягкий грунт, улучшенный каменными колоннами и / или слой балласта

63. Предельная несущая способность полосовой опоры на грунте, усиленном траншеей

64. Несущая способность группы каменных колонн в мягком грунте

65. Нарушения работ по благоустройству мягкого грунта

66. Новая методика укрепления мягкого грунта под ленточным основанием гранулированной траншеей, армированной георешеткой микросети

67. Графики расчета на основе вероятности каменной колонны- улучшенный грунт

69. Экспериментальные исследования несущей способности геосинтетических армированных каменных колонн

70. Несущая способность геосинтетических каменных колонн

71. Комплексное проектирование столбчатых армированных фундаментов

72. Критический обзор конструкции, анализа и поведения каменных колонн

73. Несущая способность раздвижных опор на глине, армированной заполнителем

74. Экспериментальные и числовые исследование стабилизации откоса каменными колоннами

75. Полевые испытания круглых опор на армированном слое зернистого заполнителя, лежащем на глиняном слое

76. Обсуждение «Коэффициент концентрации напряжений в модельных каменных колоннах в мягких глинах» Фаттах, М., Шлаш, К., и Аль-Вайли, М., Geotechnical Testing Journal, Vol. 34, No. 1, Paper ID GTJ 103060

77. Ответ на «Обсуждение отношения концентрации напряжений в модельных каменных колоннах в мягких глинах» Фаттах, М., Шлаш, К., и Аль-Вайли, М.

78. Прогноз несущей способности круговых опор на мягкой глине, стабилизированной зернистым грунтом

79. Лабораторные модельные исследования неармированного и армированного георешеткой песчаного слоя на мягкой глине с каменными колоннами

80. Анализ ленточных фундаментов, опирающихся на армированную гранулированную траншею методом конечных элементов

81. Численное исследование эффекта геосинтетического покрытия на поведение зернистых колонн

82. Усиление глины гранулированной сваей, армированной георешеткой

83. Особые случаи мелкого фундамента

84. Зависимость осевого напряжения от деформации герметизированной зернистой колонны

85. Эффект эксцентриситета на основании, поддерживаемом каменной колонной

87. Поведение каменных колонн на основе экспериментального анализа и анализа методом конечных элементов

88. Не- однородные гранулированные свайно-матовые основания: анализ и модельные испытания

89. Сравнение несущих характеристик грунтов, обработанных уплотнением свай из песка и гравия

90. Глава 23 Неудачи при улучшении грунта в мягком грунте

91. Максимальная несущая способность мягких глин, армированных группой колонн — применение в методе глубокого перемешивания

92. Реакция на сжатие зернистых свай, армированных geogrids

93. Capacité portante ultime d’un sol renforcé par une tranchée

94. Статическая реакция летучей золы столбчато-улучшенного грунта

95. Анализ системы мягкий грунт-гранулированный ворс-гранулированный мат

96. Подъемная способность фундаментов мелкого заложения

98. Анализ деформации мягкого грунта, армированного столбчатыми включениями

99. Предельная нагрузка грунта, усиленного Колонны: Корпус изолированной колонны

100. Предельная несущая способность фундаментов мелкого заложения

101. Поведение армированного тканью песка

Распределение динамической нагрузки комбинированного свайного плотного фундамента (CPRF) для армированного Бетонные конструкции: журнал «Окружающая среда и сельское хозяйство» Статья

Предварительный просмотр статьи

Наверх

Введение

Комбинированный свайный плотный фундамент (CPRF) состоит из комбинации плота и свай для передачи нагрузок от надстройки на фундаментную среду. Обеспечение системы CPRF как эффективной и экономичной системы фундамента — одна из новых концепций, появившихся в последнее десятилетие и все чаще применяемых как для жилых, так и для промышленных зданий. Как правило, для такой двойной системы сваи обычно используются в качестве редукторов осадки, которые также играют двойную роль сопротивления нагрузке. Различные механизмы передачи нагрузки, а именно опора на опору, трение между грунтом и валами свай и концевые опоры свай, являются функцией геотехнических параметров, которые используются при проектировании конструкции, поддерживаемой системой CPRF.Поскольку это сравнительно новая область, нормативные положения и руководящие принципы по анализу фундамента и проектированию конструкции, поддерживаемой системой CPRF, немногочисленны, и часто проектирование путем анализа с использованием строгих вычислительных методов на основе континуума используется в качестве инструмента проектирования инженерами-строителями и геотехниками. Существует несколько упрощенных и приближенных численных методов (метод упругого континуума и метод пружинного фундамента), которые часто ограничиваются рядом упрощающих допущений и могут иногда вносить неопределенности в прогнозирование поведения конструкции, поддерживаемой системой CPRF.

В недавнем прошлом исследования, проведенные с использованием метода упругого континуума Clancy and Randolph (1993, 1996), Alnuiam et al. (2013), Шрилакшми и Мудгалья (2013), Сингх и Сингх (2008, 2014), Джой и Хассан (2014) и Кумар и др. (2015) привели к лучшему пониманию сложного поведения комбинированного свайного плотного фундамента. Однако основные недостатки, связанные с такими подходами на основе континуума, заключаются в их ограничении для крупномасштабных задач из-за больших вычислительных требований.

Исследования с использованием метода пружинного фундамента были проведены Найком и Десаи (2011), Шукла и др. (2011), Мискин и др. (2014), Китиёдом и Мацумото (2003, 2005), Китиёдом и др. (2011) и Jeong et al. (2014). В этих исследованиях, хотя совместное поведение системы фундамента было зафиксировано приблизительным образом, в большинстве этих исследований не учитывалось нелинейное деградационное поведение грунта, которое является одним из наиболее важных аспектов распределения нагрузки между сваями и сваями. плот.Более того, большинство исследований системы CPRF проводилось для статической нагрузки, и существует лишь несколько литературных источников о ее динамическом поведении при сейсмической нагрузке, что также было предпринято в настоящем исследовании.

Banerjee et al. (2007), Banerjee (2009) и Banerjee et al. (2014) исследовали влияние землетрясений разного уровня на несущие сваи с неподвижной головкой в ​​мягкой глине, используя испытание на центрифуге и численное моделирование 4-свайной системы CPRF. Численный анализ проводился в ABAQUS с использованием трехмерной нелинейной модели почвы, ухудшающей жесткость, согласно Idriss et al.(1978). Исследование показывает взаимосвязь между коэффициентом активной гибкости и максимальным изгибающим моментом с точки зрения жесткости, массы и коэффициентов ускорения для толстого мягкого слоя глины, имеющего увеличивающийся модуль сдвига с глубиной.

Типы и использование фундаментов (включая полное конструктивное проектирование плотных и свайных фундаментов)

Фундамент можно определить как часть конструкции, которая передает нагрузки непосредственно на нижележащий грунт. Это наиболее важная часть инженерной системы.Основание можно в целом разделить на два в зависимости от отношения глубины к ширине (D / B), а именно:

.
  1. Фундаменты мелкого заложения: Для этого типа D / B ≤ 1. Фундаменты неглубокого заложения всегда предпочтительнее для любого типа конструкции, где бы это ни было возможно, потому что это дешевле и требует меньше времени и усилий для установки. Примерами являются подушечный фундамент или основания, ленточный фундамент, ленточный фундамент, плотный фундамент и т. Д.
  2. Глубокие фундаменты: Для этого типа D / B ≥ 4, где D часто принимается как L p , что означает длину сваи.Глубокие фундаменты используются только в тех случаях, когда неглубокие фундаменты не подходят, например, фундаменты из разборных грунтов, многоэтажные здания, фундаменты из искусственного грунта, воды или водные конструкции и т. Д. Примерами этого являются сваи, пробуренные опоры, пробуренные кессоны и т. Д.

Разъяснение типов фундаментов мелкого заложения

Ленточная опора: Это непрерывная бетонная полоса, предназначенная для распределения нагрузки от равномерно нагруженных стен на достаточную площадь почвы.Он поддерживает в основном несущие стены и может выдержать до 2-х этажного дома. Ширина полосы обычно составляет около 450 мм. Толщина фундамента зависит от прочности материалов фундамента, но не должна быть меньше выступа фундамента и ни в коем случае не менее 150 мм. Под ленточным фундаментом подразделяются классы, в которые входят обычные ленточные, широкополосные, глубокие ленточные и т. Д.

Рисунок 1: Ленточный фундамент

Рисунок 1: Ленточный фундамент

Фундамент широкополосный

Этот тип основания используется в местах с низкой несущей способностью грунта, например, на болотах, в мягкой глине, иле или населенном грунте.Ширина полосы предназначена для уменьшения давления на бедную почву, возникающего из-за нагрузки, за счет распределения нагрузки на большую площадь почвы. Поскольку H B, как обычно, предусмотрены поперечные арматурные стержни, которые выдерживают возникающие в связи с этим растягивающие силы.

Рисунок 2: Обычный широкий ленточный фундамент Рисунок 3: Широкий ленточный фундамент с Т-образной балкой

Примечание для ленточного фундамента: На наклонных участках использование ступенчатого фундамента является экономичной процедурой. Это помогает сократить объем земляных работ и засыпки.Шаг делается по линии поверхности земли, а глубина каждого шага обычно составляет 225 мм. Нахлест бетона на ступеньке не должен быть меньше глубины подошвы.

Рисунок 4: Ступенчатый ленточный фундамент

Глубокий ленточный фундамент

Этот класс ленточных фундаментов используется в усадочной глинистой почве для противодействия изменчивым почвенным условиям в разное время года. Глубина этой опоры обычно составляет 900 мм и более. Обычно, чем больше толщина фундамента, тем больше сопротивление разрушению от неравномерного осадки.

Рисунок 5: Глубокий ленточный фундамент

Подушечный фундамент

Это изолированный фундамент для поддержки колонн. Нагрузка на конструкцию передается через отдельные колонны, а площадь фундамента определяется делением нагрузки колонны (P) плюс вес фундамента (W) на допустимое опорное давление (q a ). То есть A = (P + W) / q a . Минимальная толщина основания 150 мм.

Рисунок 6: Одинарный подушечный фундамент

Комбинированный подушечный фундамент

Состоит из 2 или 3 столбцов на одном основании.Комбинированные опоры используются только тогда, когда в них есть необходимость и условия, в которых они используются:

  1. Когда соседние колонны расположены слишком близко, чтобы их опоры перекрывали друг друга, опоры следует объединить.
  2. Когда одно основание расположено слишком близко к границе площадки, что одно опорное основание будет загружено эксцентрически, тогда опорное основание должно быть совмещено с основанием соседней колонны. Это делается во избежание опрокидывания или подъема, которые могут возникнуть из-за эксцентриситета опоры.
  3. Если каркасное здание должно быть возведено рядом с существующей структурой, часто необходимо использовать консольное или ассиметрично комбинированное основание для колонны рядом с существующим зданием, чтобы давление на почву из-за основания не могло так сильно увеличивать нагрузку на подпочвы под фундамент существующего здания, чтобы вызвать заметную осадку.

Комбинированное основание может быть выполнено любой формы в зависимости от основных требований. Обычно распространены прямоугольные, трапециевидные и Т-образные формы.

Рисунок 7: Комбинированная опора

Мат или плотный фундамент

Этот тип подходит для использования на почвах с низкой несущей способностью, таких как мягкая глина или ил, и на фундаменте многоэтажных каркасных зданий. Если на таких участках общая площадь отдельных опор или полосок покрывает более 50% проектируемой площади здания, использование одинарных опор становится неэкономичным. Вместо этого следует использовать плотный фундамент. Принято формировать плотный фундамент для всего здания, а не отдельные ленточные или подушечные фундаменты для колонн.Плоты действуют как единое целое, что позволяет избежать относительной осадки между фундаментом колонн. Толщина плотного фундамента обычно зависит от конструкции, но обычно она составляет 300 мм.

Плотный фундамент используется в сооружениях при

  1. Допустимое давление грунта низкое
  2. Есть возможность дифференциальной осадки
  3. Сильная нагрузка
  4. Раздельное основание покрывает более половины площади плана

Типы плотового фундамента

Есть много типов плотных фундаментов.Чтобы узнать, какой из них использовать, необходимо подтвердить, что

  1. Грунт не подходит для подушек или других неглубоких фундаментов. Это можно подтвердить с помощью почвенных тестов.
  2. Плот, а не свай — подходящий тип фундамента.
  3. Структурная конфигурация здания изучается с упором на расстояние между колоннами.
  4. Нагрузки на колонны определены для всех колонн.

Имея это знание, применяются следующие типы плотов:

( a ) представляет собой настоящий плот, который представляет собой плоскую бетонную плиту одинаковой толщины по всей площади; это подходит для близко расположенных колонн, несущих небольшие нагрузки.

( b ) представляет собой плот с участком плиты под утолщенной колонной; это обеспечивает достаточную прочность для относительно больших нагрузок на колонну.

( c ) представляет собой плот с утолщенными полосами, расположенными вдоль линий колонн в обоих направлениях; это обеспечивает достаточную прочность, когда расстояние между колоннами велико, а нагрузки на колонны неравны.

( d ) представляет собой плот, в котором под каждой колонной предусмотрены пьедесталы; эта альтернатива служит той же цели, что и ( b ).

( e ) представляет собой двухстороннюю решетчатую структуру, состоящую из ячеистой конструкции и пересекающейся конструкционной стальной конструкции

( f ) представляет собой плот, в котором стены подвала использовались в качестве ребер или глубоких балок.

Соображения при проектировании плотового фундамента

Самая простая форма плотного фундамента состоит из железобетонной плиты, которая поддерживает колонны и стены конструкции и распределяет нагрузки на нижележащий грунт.

Плита спроектирована как пол из плоских колонн, поддерживаемый без максимального прогиба колонн и стен. Давление грунта, действующее на плиту, обычно считается равномерно распределенным и равным сумме всех нагрузок на колонну, деленной на площадь основания. Моменты и сдвиги в плитах определяются с использованием соответствующих коэффициентов, перечисленных в нормативных документах для расчета плоского перекрытия.

Из-за беспорядочных колебаний сжимаемости почти каждого грунтового отложения, вероятно, будут соответственно беспорядочные отклонения давления грунта от среднего значения.Поскольку моменты и сдвиги определяются на основе среднего давления, хорошей практикой считается обеспечение плиты большей арматурой, чем теоретически требуется, и использование одинакового процентного содержания стали сверху и снизу

Аналогия с плоской плитой действительна только в том случае, если дифференциальная осадка между колоннами мала и, кроме того, если характер дифференциальной осадки является скорее беспорядочным, чем систематическим.

Кроме того, даже если глубокие или систематические осадки незначительны, аналогия с плоскими плитами, вероятно, приведет к неэкономичному проектированию, если только колонны не будут более или менее равномерно расположены и одинаково нагружены.В противном случае дифференциальные осадки могут привести к существенному перераспределению моментов в плите. При таких обстоятельствах плоты иногда проектируются на основе концепции модуля реакции земляного полотна, которая подразумевает, что грунт считается аналогом слоя близко и равномерно расположенных упругих пружин с одинаковой жесткостью по своему напряженно-деформированному поведению.

Типовой проект плотного фундамента

ЗДЕСЬ

Устройство плотового фундамента

Фундаменты на плотах всегда строятся из железобетона.Их заливают небольшими участками, например, 10 м × 10 м, чтобы избежать чрезмерных усадочных трещин. Строительные швы аккуратно располагаются в местах с низким напряжением сдвига, например, по осевым линиям между колоннами. Подкрепление должно быть непрерывным по точкам. Если планка сращивается, обеспечивается соответствующий нахлест. Вдоль суставов могут быть предусмотрены шпонки для сдвига, чтобы напряжение сдвига через соединение безопасно передавалось. При необходимости плот можно утолщить, чтобы обеспечить достаточную прочность стыков.

Свайный фундамент

Используется там, где формация плохая, но есть прочная устойчивая почва немного ниже поверхности уровня формации.Буронабивные сваи переносят нагрузку через мягкий грунт или насыпной материал к твердым пластам. Это полезно в обширных почвах (почвах, которые набухают или сжимаются, такие как монтмориллонитовые или черные хлопчатобумажные почвы).

Найдите ЗДЕСЬ конструктивный проект свайного фундамента

Номер ссылки

Венкатрамиа, К. Геотехническая инженерия. 3 -е издание . New Age International (P) limited, Publishers, Нью-Дели, Индия.

Спасибо!

.

Исследование эквивалентной жесткости при качании для систем свайных фундаментов ветряных турбин | Международная конференция по океанологии и полярной инженерии

Фундаментная система для ветряных турбин может представлять собой мелкий бетонный плот или фундамент свайного плота; это зависит от условий нагрузки и параметров грунта. Экономичность конструкции свайного фундамента зависит в основном от количества свай, диаметра сваи, расположения свай, длины свай и наклона свай.Поскольку ветряные турбины представляют собой конструкции в условиях высоких динамических нагрузок, требования минимальной динамической жесткости для общего рабочего поведения системы свайного фундамента должны проверяться в дополнение к поведению при статической нагрузке. Для упрощенного общего расчета в литературе приводится подход для расчета эквивалентной динамической жесткости качающейся пружины для фундаментов мелкого заложения. Будет рассмотрено, могут ли определенные системы свайных плотов рассматриваться как эквивалентные фундаменты мелкого заложения, чтобы можно было применить подход жесткости при качании для фундаментов мелкого заложения при предварительном проектировании.

В этой статье эквивалентная жесткость при качании для фундамента свайного плота исследуется с использованием метода конечных элементов (МКЭ). В рамках параметрического исследования выявляются и впоследствии оцениваются основные факторы, влияющие на эквивалентную жесткость при качании. Наконец, проверяется применимость жесткости качающейся пружины для фундаментов мелкого заложения, которые должны быть приняты для свайного плота.

ВВЕДЕНИЕ

Ветряная турбина обычно состоит из пяти компонентов; фундамент, башня, гондола, лопасть ротора и ступица.Как правило, фундамент для ветряных турбин может быть выполнен в виде гравитационного или свайного фундамента. Методы проектирования и рекомендации по опорным конструкциям с сваями в качестве элементов фундамента изложены в нескольких нормативных документах [например, IEC (2019), DNV-GL (2018), API (2014)].

Свайный плотный фундамент используется там, где верхние слои почвы имеют более слабое качество и нагрузки необходимо переносить на большие глубины, где присутствует более жесткий грунт или коренная порода. Нагрузка от пролетного строения передается на фундамент через сваи.Помимо передачи нагрузки на фундамент, заглушка также обеспечивает конструктивную жесткость свайной группы и действует как жесткое соединение между сваями и башней ветряной турбины.

Влияние конструкции с переменной жесткостью фундамента на свайных плотах на сейсмические характеристики зданий

В целях снижения затрат и улучшения общих характеристик строительных систем в последнее время широко использовалась статическая оптимизированная конструкция с переменной жесткостью фундаментов на свайных плотах. годы.Конструкция с переменной жесткостью свайных фундаментов на плотах, поддерживающих среднеэтажные здания в сейсмических зонах с высоким риском, может изменить динамические характеристики системы грунт-сваи-конструкция во время землетрясения из-за взаимодействия грунта-сваи-конструкции. Для исследования этих аспектов проводится численное моделирование атомной электростанции, расположенной на многослойном грунте. В статье описана методика численного моделирования сложных сейсмических явлений взаимодействия грунт-сваи-конструкция. Было замечено, что общая сила сдвига на вершине свай и раскачивание плота уменьшаются после оптимизации, в то время как смещение надстройки практически не изменяется. Результаты этого исследования могут помочь инженерам выбрать правильное расположение свай при рассмотрении сейсмических характеристик здания, расположенного на мягком грунте.

1. Введение

Проблема взаимодействия грунта, сваи и конструкции (SPSI) в сейсмическом анализе и проектировании конструкций становится все более важной, поскольку может возникнуть необходимость в строительстве конструкций в местах с менее благоприятными геотехническими условиями в сейсмически активных регионах. . Оптимизированная конструкция свайного фундамента с неравномерным распределением свай (например, с различным диаметром и расстоянием между сваями) также широко использовалась в последние годы для снижения затрат и улучшения общих характеристик строительных систем [1–3].Распределение жесткости и динамические характеристики свайного фундамента на плотах изменяются при проектировании оптимизации. Однако определение сейсмического отклика SPSI — сложный процесс, который включает инерционное взаимодействие между конструкцией и свайным основанием плота, кинематическое взаимодействие между сваями и грунтом и нелинейный отклик грунта на сильное землетрясение.

Хотя теме сейсмического SPSI в последнее время уделяется значительное внимание в литературе [4–12], имеется очень мало работ о влиянии оптимизированной конструкции свайного фундамента на сейсмическую реакцию зданий.Хан и Катро [13] проанализировали реакцию высокого здания, поддерживаемого свайным фундаментом, и показали, что его сейсмические свойства отличаются от поведения аналогичного здания, опирающегося на жесткое основание или неглубокий фундамент. Теоретические результаты [14] показали, что необходимо учитывать взаимодействие грунта и конструкции, особенно для важных конструкций, для рассмотрения либо положительного, либо отрицательного воздействия на характеристики конструкции. Чу и Трумэн [15] изучали влияние расстояния между сваями на взаимодействие грунта и конструкции и отметили, что, хотя сильно разнесенные группы свай имеют немного большие отклики на головку свай, чем близко расположенные группы свай, общее влияние отношения расстояния между сваями на сейсмический отклик грунто-свайные системы незначительны. Хокмабади и Фатахи [16] пришли к выводу, что влияние типа фундамента на сейсмические характеристики здания является основным фактором, влияющим на сейсмические характеристики здания с помощью SPSI, и, следовательно, должно быть тщательно изучено. Ван Нгуен и др. [17] проанализировали влияние размера свай и несущего механизма на сейсмические характеристики зданий и показали, что тип и размер свай влияют на динамические характеристики и сейсмический отклик здания из-за взаимодействия между грунтом, свайным плотом, и структура.Специальная система с асимметричной структурой была использована для исследования темы этой статьи, а асимметричная структура всегда требует асимметричных оснований. Однако асимметричные здания более уязвимы к землетрясениям, чем симметричные здания [18]. Несмотря на то, что предыдущие исследования внесли ценный вклад, необходимы дальнейшие исследования для полного понимания влияния оптимизированных свайных фундаментов на плотах с различными диаметрами свай и расстоянием между ними на сейсмические характеристики асимметричных зданий из-за сложных явлений SPSI.

Прямой метод является предпочтительным для моделирования сложной природы SPSI в динамическом анализе [9, 17] и применяется в данной статье. Для достижения этой цели в программе ANSYS 17.0 было выполнено численное моделирование системы грунт-сваи. Исследовано влияние оптимизации конструкции свайного фундамента плота на спектр реакции системы, раскачивание плота, смещение надстройки и общую силу сдвига на оголовье свай. Результаты этого исследования могут помочь инженерам выбрать благоприятную оптимизированную конструкцию для свайного плота с учетом сейсмических характеристик конструкции (особенно для асимметричных конструкций) на мягком грунте.

2. Исследования по оптимизированной конструкции фундаментов свайных плотов

Оптимизированная конструкция фундаментов свайных плотов активно исследуется в последние годы [19–22] с упором на механизмы различных свайных конструкций и с учетом сваи-грунта-сваи. взаимодействие при вертикальной нагрузке с целью снижения общих затрат по проекту и уменьшения дифференциальной осадки. Kim et al. [20] выполнили оптимизацию в отношении расположения свай для минимизации дифференциальной осадки свайных фундаментов на плотах.Leung et al. [23] проанализировали оптимизацию длины свай для групп свай и свайных плотов и определили, что выгода может быть выражена в экономической и экологической экономии, поскольку требуется меньше материала для достижения требуемого уровня характеристик фундамента. Letsios et al. [24] предложили процедуру структурной оптимизации, реализованную в двух реальных случаях, оба из которых расположены в Лондоне, Великобритания, для оценки эффективности предложенной формулировки проекта. Примечательно, однако, что влияние оптимизированных свайных фундаментов на сейсмический отклик всей системы изучалось редко.

Даже несмотря на то, что оптимизированное расположение свай может минимизировать дифференциальную осадку свайных фундаментов на плотах, это также может привести к переменному распределению жесткости системы фундамента [20] (например, может возникнуть различное расстояние между сваями или диаметры свай или их длина). с переменным распределением жесткости в фундаменте). Большая часть оптимизированной конструкции рассчитана на статическую нагрузку, например, нагрузку от надстройки. В настоящей статье исследуется вопрос о том, приносит ли оптимизированная с переменной жесткостью конструкция свайного фундамента на плотную конструкцию сейсмические характеристики [23].Две оптимизированные для переменной жесткости расчетные схемы для свайных фундаментов используются для сравнения с традиционными расчетными схемами, имеющими однородные сваи.

3. Анализ реакции грунта

Чтобы проверить параметры модели, выбранной в этом документе, необходим анализ реакции грунта. Во время этого процесса широко используемое программное обеспечение SHAKE 91 применяется для проведения эквивалентного линейного сейсмического анализа горизонтально-слоистых отложений грунта. Требуемые входные данные включают толщину каждого слоя грунта, максимальную скорость сдвиговой волны, первоначальную оценку коэффициента демпфирования, вес слоев грунта, а также соответствующий совместимый с деформацией модуль сдвига и демпфирование. Некоторые параметры грунта, используемые во время этого процесса, взяты из предложенного практического проектирования (показано в Таблице 1), а кривые уменьшения модуля сдвига и демпфирования, которые представляют глину, песок и горную породу, взяты из диссертации [25] (показано на рисунке 1).

91
907 с искусственным ускорением истории используются как возбуждение в двух горизонтальных направлениях.Временная диаграмма входных движений при анализе реакции грунта показана на рисунке 2 с пиковым ускорением 0,1 g и временным интервалом 0,01 с. Движения продолжительностью 17 с используются для включения всех важных характеристик землетрясения. Входные движения загружаются одновременно на дно коренных пород.

После 8 шагов итеративного расчета достигается сходимость для всех слоев грунта, а коэффициент демпфирования и эквивалентный модуль сдвига рассчитываются и суммируются в таблице 2.Хотя эквивалентный линейный метод 1D был успешно применен в инженерной практике, многие инженерные задачи не могут быть упрощены до 1D случая, но требуют анализа отклика SPSI в 2D или 3D условиях. Поэтому в ходе анализа предлагается и успешно проверяется применение результатов эквивалентного материала, полученных с помощью одномерного эквивалентного линейного анализа в частотной области, к подходу трехмерных конечных элементов и принятие соответствующей стратегии калибровки для определения коэффициентов вязкого демпфирования (демпфирования Рэлея).


Грунт Высокий уровень (м) Типы ρ s (г / см 3 906 м 906 / см 3 (м / с)

1 18.44∼27 Глина 1,95 1455 111
2 15∼18,44 Песок 2,01 1501 190 1,88 1504 161
4 2∼13 Глина 1,98 1504 246
−6 1507 262
6 −17∼ −4 Глина 1,98 1510 313
7 903 −216 1510 335
8 −26∼ − 21 Коренная порода 2. 45 2850 1569

1
1 6 6 6 6 6

Номер слоя Эквивалентный модуль сдвига (МПа) Эквивалентное соотношение демпфирования (%)

2 21,2 0,043
3 19,7 0,058
4 18,2 0,073
5 17.1 0,084
6 16,2 0,094
7 40,7 0,065
8 35,7 35,7
10 27,2 0,098
11 24,5 0,110
12 22,4 0,120
13 906,31 0,103
14 30,5 0,106
15 96,4 0,062
16 94,8
18 92,0 0,071
19 91,0 0,073
20 90,0 0,075
21 906. 1 0,077
22 99,3 0,073
23 98,9 0,074
24 98,3
26 97,2 0,077
27 96,8 0,078
28 96,3 0,079
062
30 154 0,064
31 153 0,066
32 152
0,067
102 0,084
35 101 0,086

Модель конечных элементов (FEM) с использованием программы ANSYS Table 2 и эквивалентных материалов предложено в анализе реакции грунта. Вязкое демпфирование важно для описания реакции динамических систем. Поэтому в анализе используется широко используемое демпфирование Рэлея, которое пропорционально линейной комбинации массы и жесткости. Демпфирование Рэлея выражается следующим образом: где M и K — матрицы массы и жесткости, соответственно, а и — коэффициенты, пропорциональные массе и жесткости, соответственно.

Демпфирование Рэлея обеспечивает определенные математические удобства и широко используется в динамическом анализе.Модель демпфирования Рэлея, показанная на рисунке 3, показывает противоположные эффекты для частей демпфирования, пропорциональных массе и жесткости, относительно доминирования в высокочастотных приложениях. В этой статье принята соответствующая калибровка коэффициентов демпфирования [27], где обычно принимается первая собственная частота:, где может существенно меняться [27–29],, и.


История ускорения и соответствующие спектры отклика (коэффициент демпфирования = 0. 07 — средний коэффициент демпфирования слоев почвы) на разных поверхностях слоев, рассчитанный с помощью SHAKE 91 и ANSYS, сравниваются на рисунке 4. Достаточно удовлетворительное соответствие между 1D SHAKE 91 и 3D FEM-анализами достигается для каждого слоя почвы, как в терминах истории частотной характеристики и ускорения. Разница в пиковом ускорении грунта, полученном двумя способами, составляет не более 10%. Таким образом, подтверждается эффективность демпфирования Рэлея и модели анализа. Высокое совпадение результатов также показало, что линейная модель грунта с эквивалентным материалом грунта может быть применена к 3D FEM.

4. Метод моделирования

Программа конечных элементов ANSYS 17.0 используется для численного моделирования системы SPSI, поскольку она может моделировать сложные задачи, требующие большой вычислительной памяти, с использованием прямого метода анализа. Многие исследователи [18, 30, 31] использовали ANSYS для изучения задач SPSI. Ниже поясняется моделирование конструктивных элементов, модели грунта и граничных условий.

4.1. Моделирование системы «грунт-сваи-конструкция»

На основе геометрического моделирования разработан трехмерный МКЭ системы SPSI.Функционально модель можно разделить на три части: грунт, свайный плот-фундамент и надстройка. Надстройка системы SPSI, имеющая асимметричную жесткость в двух направлениях, расположена на многослойном мягком грунте глубиной 48 м. Надстройка моделируется балками, трубами и элементами массы, тогда как плот, сваи и грунт моделируются твердыми элементами (сплошными элементами). Во время моделирования грунтовой среды, чтобы уменьшить влияние граничных условий на динамический отклик системы, боковая граница модели выбирается примерно в 4 раза больше поперечного размера плота в направлениях x и y [ 32], нижняя часть которого находится на 5 м ниже кровли коренных пород.Окончательный размер трехмерной модели грунта установлен как 322 м × 223 м × 53 м, как показано на рисунке 5.

Сетка соответствующим образом уточняется вблизи границ раздела грунт-плот и грунт-порода, а также в части почвы вокруг. сваи. Образование зазора вдоль границ раздела грунт-свая и грунт-плот исключается, а поведение системы идеализируется как линейно-упругое, как предполагают другие исследователи [18, 30, 31]. Стыки плота и сваи моделируются жесткими контактами. Считаем, что надстройка и плот связаны жесткой областью.

Фундаменты на свайных плотах спроектированы так, чтобы выдерживать статические и динамические нагрузки конструкции, чтобы удовлетворить требованиям несущей способности и максимальной осадки. Плот длиной 78 м, шириной 53 м и толщиной 1,8 м сделан из железобетона. В качестве первоначальной конструкции плот соединен с группой из 211 свай диаметром 1,5 м и длиной 37 м, показанной на Рисунке 6. Сваи расположены примерно в 4 м друг от друга от центра к центру (3D), что в основном согласуется с размеры, используемые другими исследователями [33, 34].Чтобы проиллюстрировать проблему, здесь приняты две оптимизированные расчетные схемы переменной жесткости (схема 1 и схема 2) свайных плотных фундаментов, подробности которых приведены в литературе [35]. Расположение свай двух схем показано на рисунке 7. Три схемы (содержащие исходную расчетную схему) имеют одинаковую длину сваи и общий объем сваи, в которой схема 1 имеет одинаковое расстояние между сваями и разными диаметрами, а схема 2 имеет одинаковую длину. тот же диаметр сваи, но разный шаг (диапазон шага сваи от 3.От 2 м до 6 м). В данном исследовании фундаменты свайных плотов моделируются трехмерными 8-узловыми твердотельными шестигранниками. Каждый узел имеет шесть степеней свободы: трансляции в направлениях x , y и z и вращение примерно на x -, y — и z -осей.


Передача высокочастотной составляющей поперечной волны от дна к поверхности земли является сложной задачей, когда высота элементов почвы слишком велика.Однако слишком малая высота элемента грунта может значительно увеличить количество элементов, снижая эффективность вычислений. Сообщалось, что в случае поперечной волны, передаваемой вертикально, высота элемента грунта может быть принята как (1 / 5–1 / 8), где это скорость поперечной волны, а f max обозначает рассматриваемая самая высокая частота волны. Горизонтальная высота элементов не такая строгая, как вертикальный размер, и выбирается примерно 3-5 h max .Обратите внимание, что одна и та же сетка окружающего грунта использовалась для каждой схемы для сравнения результатов для свайных плотов с различным расположением, чтобы избежать проблем, связанных с построением сетки переменных почвы в ближней зоне. Окружающая почва постепенно меняет размеры элементов. Элементы у насыпного плота — 2,7 м по горизонтали; вдали от свайного плота они находятся на расстоянии 6 м, что дает примерно 300 тысяч элементов и 320 тысяч узлов в системе SPSI. Возбуждение сейсмической модели в этой части такое же, как и при анализе отклика грунта, примененное к нижней границе модели в направлениях x и y .Учет почвенной среды и соответствующих параметров также такой же, как и при анализе реакции грунта. Параметры свай и плота описаны в таблице 3. Компоненты модели и числовая сетка системы SPSI показаны на рисунке 5.


Модуль упругости (Па) Коэффициент Пуассона Плотность (кг / м 3 )

Свая 3. 0 E 10 0,17 2400
Плот 2,0 ​​ E 10 0,17 2400
Коренной слой
Коренной слой 906 906 9034 9039 E039
4.2. Граничные условия

Искусственные границы с вязкой пружиной широко используются при анализе сейсмического отклика площадки и проблем взаимодействия динамических структур-грунтовых систем [36–38].Границы модели FE, связанные с серией вязких пружин, обеспечивают поглощение уходящих волн на границе. Сейсмические воздействия обычно принимаются как эквивалентные узловые силы, включенные в искусственную границу с вязкой пружиной, и считается, что напряжение в контрольной зоне любой искусственной границы имеет равномерное распределение. Элементы COMBIN14 используются для моделирования элементов вязкой пружины, как показано на рисунке 8. Параметры физических элементов на узлах искусственной границы вязкой пружины описываются следующим образом: где K и C — пружина. и коэффициенты демпфирования, соответственно, и,, c s и c p представляют собой модуль сдвига, плотность материала, сдвиг материала и скорости продольных волн передающей среды, соответственно. R можно рассматривать как расстояние между геометрическим центром структуры ближнего поля и линией или поверхностью границы, на которой расположена искусственная граничная точка. — площадь, представленная узлом на искусственной границе; для ситуации, показанной на Рисунке 8, I = 4. Предполагается, что все пять границ вокруг основания системы SPSI являются трехмерными границами с вязкой пружиной, как показано на Рисунке 9, тогда как входные движения землетрясения применялись внизу и распространялись вверх. по всей модели.



5. Результаты и обсуждение
5.1. Спектр реакции и собственная частота

Взаимодействие SPSI определяется как явление, при котором реакция грунта влияет на движение сваи и структуру, а реакция конструкции влияет на движение почвы и свай [39]. Влияние SPSI на движение грунта можно проиллюстрировать с помощью спектра реакции колебаний грунта, зарегистрированного в основании конструкции, поддерживаемой свайным фундаментом на плоту.Спектры реакции различных схем в двух направлениях показаны на рисунке 10. Лучшее понимание фактического движения грунта во время землетрясения, которое сложно для движения в свободном поле, может помочь инженеру-проектировщику оценить входное движение фундамента (FIM). и проанализируем результаты. Оптимизированная по статике конструкция свайного плотного фундамента влияет на движение при землетрясении в основании конструкции, изменяя инерционное и кинематическое взаимодействие.


Спектр реакции представляет пиковое ускорение системы с одной степенью свободы (SDF) с 7% демпфированием и разными естественными периодами для принятых колебаний грунта.Спектры реакции обычно используются для применения структурной динамики к проектированию конструкции и расчета требуемых поперечных сил (на основе сдвигов) в строительных нормах и правилах как функции собственной частоты системы. По сравнению с первоначальной конструкцией с равномерным расположением свай, оптимизированная конструкция фундамента свайного плота вызывает уменьшение спектрального ускорения по мере удлинения естественного периода, и это увеличение естественного периода изменяет спектральное ускорение ( S a ) отклик.Там, где здания с свайным фундаментом на плотах опираются на отложения мягкого грунта, их естественный период лежит в длинной области кривой спектра реакции на ускорение. Из-за естественного удлинения периода, вызванного оптимизированной конструкцией свайного фундамента плота, спектральное ускорение ( S a ) уменьшается, что затем снижает общую силу сдвига по крайней мере до 10% (максимальная общая сила сдвига в хронология) на вершине свай (рисунок 11). Все максимальные ускорения основания конструкции в двух направлениях уменьшаются после оптимизации конструкции, как показано на рисунке 12, а значение уменьшения в направлении y немного больше, чем в направлении x . Однако максимальная общая сила сдвига на сваях в направлении x уменьшается меньше, чем в направлении x , из-за сложной SPSI. Таким образом, статическая оптимизация свайного плотного фундамента может изменить его распределение жесткости. Более того, форма конструкции плота или сваи может изменить этот эффект оптимизации.



5.2. Раскачивание фундамента свайного плота

Свайный плот в этой системе асимметричен в двух направлениях из-за асимметричной надстройки; таким образом, максимальное раскачивание фундамента не может происходить только в одном направлении и должно быть результатом комбинированного действия в двух направлениях.В данной статье за ​​раскачивание фундамента понимается абсолютная величина максимального раскачивания плота. На рисунке 13 показано, как свайный плотный фундамент, поддерживающий конструкцию высотой 60 м, со временем раскачивался. Раскачивание возникает, когда инерционные силы, генерируемые в надстройке, вызывают сжатие с одной стороны конструкции и растяжение с другой, что затем приводит к оседанию с одной стороны и возможному подъему с другой стороны. Модели, которые пережили одно и то же землетрясение (хотя и с разным расположением свай), со временем демонстрировали аналогичную форму качательной модели.Максимальное раскачивание в различных случаях с различным расположением свай при землетрясении показано на Рисунке 14.



После статической оптимизированной конструкции раскачивание было меньше, чем при первоначальной конструкции. Одна из причин заключается в том, что центр сопротивления свайного фундамента плота после статической оптимизированной конструкции лучше совпадал с центром масс надстройки, что приводило к меньшему раскачиванию. Например, максимальное раскачивание постепенно уменьшалось с 0,0203 до 0.0168 градусов после оптимизированной конструкции с различными диаметрами свай и от 0,0203 до 0,0198 градусов после оптимизированной конструкции с различным шагом сваи. Эти результаты показали, что независимо от диаметра свай или расстояния между ними, неравномерная замена свай в фундаменте приводит к неравномерному распределению сопротивления сваи. Разумное распределение жесткости свайного фундамента может привести к меньшему раскачиванию плота и затем уменьшить эту реакцию для надстройки.

5.3. Боковое смещение надстройки

Чтобы определить влияние различных конструкций свай на реакцию смещения надстройки и грунта, распределение максимального бокового смещения надстройки и грунта для различных схем представлено на рисунке 15.Точно так же максимальное боковое смещение каждой точки наблюдения определяется, когда происходит максимальное смещение в верхней части конструкции.


Боковое смещение грунта немного изменилось после оптимизации конструкции свайного фундамента плота, что указывает на то, что горизонтальная жесткость трех схем аналогична. Однако для схемы 1, начиная с верхнего слоя грунта, боковое смещение надстройки существенно уменьшается в обоих направлениях.Для схемы 2 перемещение надстройки по-прежнему аналогично исходному проекту. Смещение надстройки всегда поглощает различные сложные факторы, такие как кинематическое и инерционное взаимодействие. Одну из причин можно найти на рисунке 12. Максимальное ускорение основания конструкции, которое также является максимальным ускорением наверху плота, уменьшается после статической оптимизированной конструкции, которая затем передает меньшее ускорение, что приводит к меньшему смещению надстройки. С этого момента схема 1 с разным диаметром сваи немного лучше схемы 2.

5.4. Коэффициент увеличения ускорения

Статическая оптимизированная конструкция с неравномерным размещением свай в грунте свайного фундамента на плоту может изменить распределение внутренней жесткости фундамента, что затем изменит форму и размер сейсмической нагрузки, передаваемой на нижнюю часть надстройки. В этой части сделаны несколько точек наблюдения вдоль модели на разной высоте. Коэффициенты усиления пикового ускорения могут быть получены для анализа этих точек методом конечных элементов, который является результатом сравнения с нижним пиком ускорения.Кривая коэффициента усиления ускорения точек от грунта и надстройки на разной высоте при различных условиях показана на рисунке 16.


Коэффициент усиления ускорения грунта постепенно уменьшается по мере увеличения расстояния между точкой и землей. , а отклик надстройки постепенно увеличивается. После статической оптимизированной конструкции изменение усиления грунта на входной сейсмической волне незначительно; однако существенно меняется усиление надстройки.Схема 2 приводит к меньшему коэффициенту усиления ускорения, чем схема 1 в направлении x , но схема 1 дает большое уменьшение в направлении y . Асимметричные структуры после оптимизированного дизайна приводят к различным эффектам в разных направлениях. Результаты показывают, что основная причина снижения отклика системы после оптимизированного проектирования заключается не в увеличении жесткости свайного фундамента на плоту (поскольку подземные коэффициенты усиления ускорения существенно не меняются), а в оптимизации распределения жесткости в системе фундамента.Причина в том, что оптимизированные схемы позволяют распределению жесткости системы фундамента лучше воспринимать нагрузку надстройки, чем в случае равномерного расположения свай. Фундамент имеет разную жесткость в двух направлениях, что приводит к различным эффектам оптимизации в двух направлениях из разных схем, что указывает на то, что форма плота также является важным фактором.

6. Выводы

В этой статье был проведен трехмерный анализ методом конечных элементов системы SPSI на основе эквивалентных линейных параметров грунтового материала.Чтобы исследовать влияние статической оптимизированной конструкции свайного фундамента на систему SPSI в сейсмических зонах высокого риска, с помощью программного обеспечения ANSYS было проведено численное моделирование трех моделей с различным расположением свай. Подробно оценивается влияние статической оптимизированной конструкции на динамический отклик системы. Важные выводы, сделанные на основе анализа, заключаются в следующем: (1) Результаты реакции грунта, полученные в результате анализа трехмерного КЭ с эквивалентным линейным материалом грунта на последнем этапе одномерного эквивалентного линейного анализа, находятся в удовлетворительном согласии с результатами одномерного анализа. (2) Разумная статическая оптимизированная конструкция может подавить раскачивание фундамента свайного плота, которое происходит из-за того, что масса надстройки не совпадает с центром сопротивления группы свай, и уменьшения реакции на смещение грунта и надстройки во время взаимодействия между грунтом. и сваи. Более того, оптимизированная конструкция с различными диаметрами свай немного лучше, чем результаты с разным расположением свай с точки зрения динамического отклика конструкции. (3) Боковое отклонение конструкции возникает из-за двух компонентов: деформации конструкции, соответствующей деформации сдвига, возникающей в конструкция и раскачивание фундамента.Это исследование показывает, что статическая оптимизированная конструкция свайного фундамента-плота обеспечивает лучшее совпадение центра сопротивления с центром масс надстройки, что снижает раскачивание фундамента. Боковая деформация конструкции и общая сила сдвига на верхней части свай также снижаются. (4) Коэффициент усиления смещения и ускорения существенно не изменяется в грунте, что указывает на то, что статическая оптимизированная конструкция не изменяет жесткость сваи. свайный плотный фундамент, очевидно, относительно единой методики проектирования.Однако влияние надстройки относительно велико, что указывает на изменение нагрузки на фундамент. Одна из возможных причин заключается в том, что распределение жесткости свайного фундамента по горизонтали доведено до благоприятного состояния благодаря оптимизированной конструкции и больше подходит для противодействия инерционным силам надстройки. Однако это явление является результатом действия множества сложных факторов и будет обсуждаться в другой статье.

Таким образом, определение сейсмического отклика в системе SPSI представляет собой сложный процесс, включающий нелинейность грунта, кинематическое взаимодействие между грунтом и сваями и инерционное взаимодействие между грунтом и конструкцией.В целом исследование показывает, что статическая оптимизация не может увеличить жесткость свайного фундамента плота, но что лучшее распределение жесткости по горизонтали также полезно для отклика конструкции. Разумное использование материалов для достижения оптимального стрессового состояния конструкции — тема долгосрочных исследований. Вертикальные сейсмические волны в данном исследовании не рассматривались, и влияние оптимизированной конструкции на воздействие вертикальных сейсмических волн также требует дополнительных исследований.Дальнейшие исследования будут проводиться по методу динамической оптимизации для всей системы SPSI. Это исследование основано на фундаментальном моделировании упругого диапазона как элементов конструкции, так и элементов фундамента, и это поведение рассматривается только в общих чертах. Однако результаты, представленные в этой статье, обеспечивают общее понимание этой системы SPSI при сейсмической нагрузке и предлагают полезные данные и справочные материалы для сейсмического проектирования систем SPSI в будущем.

Доступность данных

Данные, использованные для подтверждения выводов этого исследования, можно получить у соответствующего автора по запросу.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов в отношении теоретических и численных наблюдений, представленных в этой статье.

Благодарности

Эта работа была поддержана Национальным проектом ключевых исследований и разработок в Китае (грант № 2016YFB0201001).

Типы фундаментов зданий — Все о проектировании

Какие бывают типы фундаментов зданий

В гражданском строительстве используются разные типы фундаментов для различных типов конструкций и нагрузок.Фундаменты в основном делятся на два типа: неглубокий и глубокий.

  • Фундамент мелкий
    1. Индивидуальные опоры
    2. Комбинированная опора
    3. Планка / настенная Опора
    4. Фундамент мат / плот
  • Глубокий фундамент
    1. Фундамент свайный
    2. Фонд Кессон

Фундамент мелкий

Фундамент такого типа, глубина которого меньше ширины фундамента, называется фундаментом неглубокого заложения. ее также называют раздвижной опорой, поскольку каждая опора принимает нагрузку на колонну и распределяет ее по земле. Он также известен как открытый фундамент, потому что земля выкапывается до уровня фундамента, и весь фундамент виден во время его строительства.

Существуют различные типы неглубоких фундаментов, каждый из которых описан ниже;

Это наиболее распространенный тип фундамента, также известный как с изолированной опорой , где нагрузка на здание переносится на каждую отдельную колонну.Каждая отдельная колонна имеет основание, которое может иметь форму квадрата или прямоугольника. Основание выполнено из бетона, который передает нагрузку колонны на землю.

Рис: Индивидуальные опоры

Комбинированная опора — это единственная опора для двух или более двух колонн, расположенных близко друг к другу. Это комбинация индивидуальных опор, но разной конструкции и формы. Нагрузка здания передается через фундамент на почву.

Рис: Отдельные опоры, соединенные цоколем

Ленточный или стеновой фундамент — это длинный ленточный фундамент, поддерживающий стену.Он используется в ситуациях, когда Нагрузка всего здания воспринимается стенами. Ленточный фундамент шире обычного стенового фундамента.

Рис. Ленточный фундамент (Источник: DIY Doctor)
4) Мат / плотный фундамент

Матовый фундамент или также известный как плотный фундамент построен на всей площади здания, чтобы выдержать всю нагрузку от конструкции. Нагрузка от здания равномерно распределяется по фундаменту здания.Фундамент выглядит как плот, а здание является его судном, отсюда и название плот фундамента .

Рис. Последовательность строительства плотного или матового фундамента (Источник: Civilax)

Этот тип фундамента построен для тяжелой конструкции на таком грунте, допустимое опорное давление которого низкое. Таким образом, нагрузку на здание необходимо распределять по большой площади с помощью матов / плотов.

Глубокий фундамент

Это тип фундамента, глубина которого больше ширины фундамента.Обычно глубина фундамента держится 15-300 футов . он используется для более тяжелых конструкций, где нагрузка передается на слой горных пород глубоко под почвой.

Глубокий фундамент подразделяется на подтипы:

1) Фундамент свайный

Этот тип фундамента состоит из цилиндрической колонны из прочного материала, такого как бетон, который поддерживает конструкцию. Он передает структурную нагрузку непосредственно на толщу твердой породы.

Рис. Свайный фундамент

Свайный фундамент строят, когда поверхностный слой почвы слабый и не может выдерживать нагрузку конструкции. Таким образом, тяжелая нагрузка должна передаваться на пласты породы глубоко под землей.

Он подходит для почвы, которая не подходит для тяжелых нагрузок и где пласты твердых пород находятся на высоте от 15 до 150 футов ниже уровня земли.

2) Фундамент кессона или буровая штанга

Слово кессон означает ящик или ящик .Это тип глубокого фундамента с высокой пропускной способностью, монолитный на месте. Работает так же, как свайный фундамент.

Рис. Просверленные валы или фундамент кессона (Источник: Hayward Baker)

Он построен на земле, содержащей валунов , которые препятствуют проникновению свай.

Может выдерживать нагрузку больше, чем свайный фундамент. Он построен на земле, где пласты твердых пород находятся на 20–300 футов ниже уровня земли.

Свайных фундаментов и плотных фундаментов

Фундамент здания является одним из наиболее важных аспектов и должен выполняться опытным и обученным специалистом.В конце концов, фундамент ниже номинала или полное отсутствие структуры может привести к преждевременному износу или даже может привести к обрушению всего каркаса собственности! С учетом сказанного, рынок наводнен широким спектром фундаментальных возможностей, которые могут заставить владельцев собственности усомниться в своем окончательном решении, поэтому команда Rhino Piling решила рассмотреть различия между свайным и плотным фундаментами. Читайте дальше, чтобы узнать больше…

Что такое свайный фундамент?

Земля может иметь большое влияние на устойчивость конструкции, и фундамент используется для предотвращения проблем в будущем.С учетом сказанного, большие и тяжелые здания часто требуют более прочного фундамента, чем альтернативы меньшего размера, поэтому укладка свай считается самым популярным методом фундамента на рынке. Во время этого процесса сваи забиваются глубоко в землю, чтобы усилить вес конструкции на более прочную почву под ней. Это обеспечивает долговечность, и существует несколько различных вариантов на выбор, например, сваи с торцевыми опорами, фрикционные сваи, мини-сваи и винтовые сваи.

Что такое плотный фундамент?

С другой стороны, фундаменты на плотах не переносят вес конструкции на более твердую и прочную почву глубоко под землей, а скорее создают «мат» из бетона, который сидит на земле или под ней, чтобы равномерно распределять вес. .Это популярное решение для одно- или двухэтажных зданий или когда подвал встраивается в существующее здание.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.

[an error occurred while processing the directive]