Podstawy inżynierii: znaczenie i rodzaje fundamentów

Wiele struktur, takich jak tamy, mosty, budynki, drogi itp. Są konstruowane przez inżynierów budownictwa lądowego, aby spełnić nasze różnorodne wymagania. Wszystkie te struktury znajdują się nad ziemią i są widoczne. Są to tak zwane nadbudówki. Struktury nakładają obciążenie na glebę, na której spoczywają. Jeśli nadbudówki zostaną umieszczone bezpośrednio na ziemi, gleba ulegnie przeciążeniu i nie będzie w stanie ich bezpiecznie podtrzymywać. Aby bezpiecznie przenieść ładunek konstrukcji na glebę, część konstrukcji jest umieszczona pod ziemią.

Ta część struktury nazywa się podstrukturą. Podstruktura jest zwykle nazywana fundamentem. Zatem elementy konstrukcyjne, które łączą, mosty, budynki itp. Z ziemią, nazywane są fundamentami. Założenie dowolnej konstrukcji jest bardzo ważne, ponieważ bezpieczeństwo i niezawodność konstrukcji zależy od fundamentu.

Obciążenie konstrukcji jest przenoszone z nadbudowy do podstruktury, tj. Fundamentu za pomocą kolumn lub ścian. Podstawa rozkłada obciążenie na glebę w taki sposób, że gleba jest w stanie wytrzymać obciążenie, jak pokazano na rysunku 11.1.

Rodzaje fundamentów:

Fundamenty są zasadniczo podzielone na dwie kategorie:

(i) Płytkie fundamenty i

(ii) Głębokie fundamenty

Płytkie fundamenty:

Płytkie fundamenty to te, które przenoszą ładunki na glebę na płytkiej głębokości. Płytkie podłoże jest zapewnione, gdy gleba na płytkiej głębokości jest wystarczająco mocna, aby wytrzymać obciążenie, które prawdopodobnie zostanie na nią nałożone. W przypadku płytkich fundamentów stosunek głębokości fundamentów, D do szerokości fundamentu, B jest równy lub mniejszy niż 1. Podstawa fundamentowa i mata są płytkimi fundamentami.

Do płytkich fundamentów.

Głębokie fundamenty to te, które przenoszą ładunek na głębszą ziemię. Głębokie fundamenty są wymagane, gdy gleba na płytkiej głębokości nie jest w stanie utrzymać struktury, a twarda warstwa jest dostępna na większej głębokości. Dla głębokich fundamentów stosunek głębokości fundamentu do szerokości fundamentu jest większy niż 1. Stosy i kesony są głębokimi fundamentami.

Dla głębokich fundamentów

D / B> 1

Rodzaje płytkich fundamentów

Płytkie fundamenty mają następujące typy:

(i) Stopa fundamentowa

(ii) Stopka na pasek

(iii) Stopa kombinowana

(iv) Podstawa z matą lub tratwą

(v) Ciągła stopa.

(i) Stopa fundamentowa:

Jest również nazywany indywidualnym fundamentem kolumny. Jest to najczęstszy rodzaj fundamentu i może mieć kształt kwadratowy, prostokątny lub okrągły - często ma kształt kolumny. Wykonany jest z betonu zbrojonego. Nazywa się to stopą rozpiętą, ponieważ rozkłada obciążenie strukturalne na pewien obszar gleby. Rysunek 11.4 pokazuje stopy fundamentowe.

(ii) Stopka do paska:

Jeżeli izolowane ławy fundamentowe z dwóch kolumn połączone są belką, nazywa się je stopą, a belką - belką taśmową. Belka taśmowa nie przenosi żadnych obciążeń na glebę, ponieważ nie styka się ona z glebą. Rysunek 11.5 pokazuje stopkę na pasku.

(iii) Stopa kombinowana:

Stopa rozkładająca, która obsługuje dwie lub więcej kolumn, jest znana jako ława łączona. Łoże łączone generalnie buduje się, gdy dwie lub trzy kolumny znajdują się bardzo blisko siebie. Kształt ławy łączonej może być prostokątny, jeśli obie kolumny są równe lub mogą być trapezoidalne, jeśli przenoszą różne obciążenia. Rysunek 11.6 pokazuje łączone podstawy.

(iv) Ciągłe podejście:

Jest również znany jako podstawa z taśmą. Dla ściany nośnej przewidziano stopę ciągłą. Stopa stała wykonana jest z cegieł. Długość ciągłej stopy jest zwykle znacznie większa niż szerokość stopy.

(v) Podstawa z matą lub tratwą:

Podstawa z maty jest rodzajem połączonego fundamentu, który pokrywa cały obszar pod konstrukcją i wspiera wszystkie ściany i kolumny. Zwykle bardziej ekonomiczne jest mal

Mata jest strukturalnie sztywna, a gdy się osiada, układa się ona jednolicie jako monolityczna istota. W ten sposób zmniejsza się potencjał rozrachunku różnicowego. Maty są na ogół używane, gdy warunki glebowe są bardzo nieregularne, a konstrukcje są zbyt ciężkie, by oszczędzić im stóp.

Czynniki wpływające na głębokość płytkiej podstawy:

Na głębokość płytkiego fundamentu wpływają następujące czynniki:

(i) Grubość górnej warstwy:

Jeśli fundament ma być zbudowany w glebie, która ma duży procent materiału rozkładającego warzywa i organiczne, wówczas należy go umieścić poniżej grubości tej materii organicznej. Ponieważ ten typ gleb organicznych ulega znacznej zmianie objętości przy zastosowaniu zewnętrznego obciążenia.

(ii) Zamrażanie mielone:

W regionach, w których temperatura powietrza spada poniżej 0 ° C przez dłuższy czas, temperatura gleby spada do porównywalnego poziomu, a woda wlewa się do lodu. Nazywa się to zamrażaniem gruntu. Zamrażanie gruntu ma znaczny wpływ na fundamenty zbudowane na takich glebach z powodu podmuchu mrozu, w których występuje ruch do góry gruntu z powodu tworzenia się lodu podziemnego, zwanego soczewką lodową. W takich regionach fundamenty powinny znajdować się poniżej głębokości przemarzania, aby uniknąć uszkodzenia konstrukcji.

(iii) Głębokość zmiany objętości:

Niektóre gleby ulegają zmianom objętości wskutek przemiennego zwilżania i suszenia, np. Czarnej bawełny. W takiej glebie fundament powinien znajdować się poniżej strefy zmiany objętości. Strefa zmiany objętości waha się od 1, 2 do 3, 5 mw przypadku czarnej bawełny.

Tabela 11.1 zawiera propozycję oceny podatności gleby na zmiany objętości:

(iv) Głębokość przeszukiwania:

W przypadku konstrukcji sąsiednich rzek lub strumieni, poddanych szorowaniu wodą, należy pamiętać o głębokości przeszukiwania w celu umiejscowienia fundamentów. Głębokość takich fundamentów powinna znajdować się na poziomie znacznie niższym niż potencjalna głębokość przeszukiwania.

W Indiach formułę Lacey stosuje się do określenia normalnej głębokości przeszukiwania

D _L = 0, 47 (Q / F) ^1/3

gdzie D _L = głębokość normalnego przeszukiwania

Q = całkowite rozładowanie wm ³ / sek

f - współczynnik spływu = 1, 76 √m

m = ważona średnia średnica cząstek w mm.

Całkowitą głębokość przeszukiwania określa się za pomocą korelacji sugerowanej przez różnych badaczy.

Tabela 11.2 przedstawia zalecenia Setha dotyczące całkowitego przeszukiwania:

(v) Poziom wód gruntowych:

W miarę możliwości płytkie fundamenty są umieszczane powyżej poziomu wód gruntowych w celu uniknięcia trudności konstrukcyjnych i zapobiegania siłom podnoszącym działającym na fundamenty. Poprzez umieszczenie fundamentu powyżej poziomu wód gruntowych można również uniknąć wymagań związanych z ochroną przed wodą.

(vi) Podziemne media i wady:

Podczas określania głębokości fundamentu należy pamiętać o podziemnych instalacjach, takich jak linie zaopatrzenia w wodę, linie cięcia itp. Podczas planowania lokalizacji fundamentu należy uwzględnić również usterki podziemne, takie jak ubytki, opuszczone kopalnie itp. Fundacja nie powinna znajdować się na podziemnych instalacjach i usterkach.

(vii) Linia własności i konstrukcje przylegające:

Jeśli konstrukcja ma być wykonana w pobliżu sąsiedniej linii nieruchomości, fundament powinien być tak usytuowany, aby nie rozciągał się na sąsiednią linię nieruchomości, aby uniknąć sporów prawnych. Jeśli nowy fundament zostanie położony w pobliżu istniejącej konstrukcji, wówczas dolna krawędź bliskiego fundamentu musi znajdować się w minimalnej odległości "S" od starych fundamentów, gdzie S jest większą z dwóch szerokości fundamentu. Głębokość nowego fundamentu powinna być taka, aby linia wyciągnięta z dolnej krawędzi starego fundamentu (przy 30 ° dla średniej gleby i 45 ° dla miękkiej gleby) nie powinna przecinać dolnej krawędzi nowego fundamentu, jak pokazano na rysunku 11.10.

(viii) Spadzisty grunt:

Gdy fundament ma być usytuowany na pochyłym podłożu, głębokość fundamentu powinna być taka, aby linia biegnąca od dolnej krawędzi fundamentu pod kątem 30 ° i w odległości poziomej 90 cm nie przecinała się, jak pokazano na rysunku 11.11.

(ix) Fundamenty na różnym poziomie:

W sytuacjach, gdy dno fundamentów konstrukcji znajduje się na różnym poziomie, BIS wydaje następujące zalecenia:

(a) W przypadku gruntu w glebie ziarnistej, linia pomiędzy dolnymi sąsiednimi krawędziami sąsiednich fundamentów nie powinna mieć nachylenia bardziej stromego niż 2 H: 1 V, jak pokazano na rysunku 11.12.

(a) W przypadku stóp na glebach gliniastych linia narysowana między dolną sąsiednią krawędzią górnej stopy a górną przylegającą krawędzią dolnej stopy nie powinna mieć nachylenia bardziej stromego niż 2H: 1 V, jak pokazano na rys. 11.13.

Rodzaje głębokich fundamentów:

Głębokie fundamenty są różnych typów w zależności od mechanizmu, z którego te fundamenty czerpią swoją nośność, kształt i materiał:

(i) Podstawa palowa

(ii) Fundament mola

(iii) Podstawa dla cóż lub cassiona.

(i) Podstawa palowa:

Podstawa palowa to długi i smukły element konstrukcyjny, który przenosi obciążenie konstrukcji na pewną twardą warstwę na znacznej głębokości pod powierzchnią ziemi.

(ii) Fundament mola:

Mola to stosy o dużej średnicy, które rozkładają ładunek konstrukcji na całej głębokości gruntów, w których się znajdują.

(iii) Podstawa studni lub kasia:

Studnia lub studnia to wydrążona skrzynia lub studnia o dużych rozmiarach, głęboko zagłębiona w ziemię w celu obsługi ciężkich ładunków. Nośność takiego fundamentu jest bardzo duża. Przenosi obciążenie struktury na grunt poprzez łożysko końcowe i tarcie na skórze. Takie fundamenty są zwykle stosowane w mostach.