Столбчатые мелкозаглубленные фундаменты: Мелкозаглубленный столбчатый фундамент — технология строительства

Мелкозаглубленный столбчатый фундамент — технология строительства

Основа любого дома – фундамент. Без надежного основания ни одно здание не обеспечит своим жильцам безопасность, комфорт и уют. Один из распространенных видов опор для легких и сверхлегких зданий – столбчатый фундамент. Это сооружение из опорных столбов, связанных в единое целое ростверком. Ростверк служит связкой для строительных конструкций дома, равномерно распределяет нагрузку по всем столбикам, предохраняет отдельные опоры от опрокидывания, смещения и разрушения от сильной нагрузки.

Преимущества и недостатки столбчатого фундамента

Рассчитанные самостоятельно и обустроенные своими руками столбчатые фундаменты для каркасных домов и построек без подвальных помещений, не оказывающих сильного давления на грунт, просты в исполнении и относительно дёшевы.

Полезный совет! Столбчатый фундамент – оптимальное решение для облегчённых построек, объёмный вес которых не превышает 1000 кг/м3 (каркасных домов, бань, хозблоков, садовых домиков, террас, навесов, гаражей, летних кухонь, беседок и т. п.).

Подвиды ленточных фундаментов

• Бутобетонный. В основе цементно-песчаная смесь с добавкой камней. Его устройство предполагает укладку гравийной (песчаной) подушки.

• Кирпичный. В основе понятно что. Но надо помнить, кирпич гигроскопичен и требует гидроизоляции, иначе после первых морозов начнётся деструкция.

• Железобетонный. Смесь цемента, песка и щебня армированная металлическими прутьями или сеткой.

• Блочно-плиточный. Блоки и плиты, можно, кстати, привезти б/у с какой-либо разборки.

Для мелкозаглубленного, используют железобетонный или бутобетонный тип. Самый популярный, первый из них. Он недорог, прочен и позволяет выкладывать сложные конфигурации. За него и речь.

Но вначале, важный момент – подземные инженерные сети (вода, канализация и пр. ). Принимая во внимание данные о глубине промерзания почвы в Вашем регионе, проложите сети. Они укладываются до начала фундаментных работ.  И с большой вероятностью коммуникации будут располагаться ниже уровня мелкозаглубленного фундамента (если конечно Вы не житель Сочи).

Устройство столбчато-ленточного основания

Соорудить столбчато ленточный фундамент можно самостоятельно, если следовать инструкции и выполнять работу по этапам. Самое главное при устройстве – это соблюдение ровной высоты опорных элементов, которые были установлены в землю, что позволит распределить нагрузку на фундамент равномерно. А чтобы нагрузка дома распределялась максимально одинаково, на все столбы необходимо в обязательном порядке сделать ростверк. Он может быть изготовлен как с монолитного бетона, так и с других строительных материалов.

Столбы-опоры в обязательном порядке должны располагаться в каждом угле дома, а также в местах, где есть несущие конструкции и пересечения всех стен. Дополнительные опоры могут быть установлены в тех местах, где предполагается самый высокий уровень нагрузки.

Основные материалы для выполнения опорных столбов:

• бетонные блоки;
• обработанная древесина;
• трубы металлические;
• бутовый камень;
• кирпич.

Древесина как опорный элемент применяется сегодня очень редко, что связано, в первую очередь, с ее недолговечностью. Особенно это касается моментов, когда она располагается под землей и подвергается постоянному воздействию влаги. Тем не менее, деревянные опоры подойдут для строительства фундамента под легкие конструкции – беседки, веранды. Минимальный диаметр опоры при этом не должен быть меньше 20 см. Перед тем, как такую опору погружать в землю, в обязательном порядке необходимо ее обработать специальным антисептиком.

Довольно часто для строительства опор используют кирпич-железняк. Он в состоянии выдержать достаточно большие нагрузки и прослужить длительное время, поскольку, в отличие от древесины, менее подвержен губительному воздействию влаги.

Самым практичным и надежным вариантом, чтобы сделать столбчато ленточный фундамент  своими руками, является использование железобетонных столбов. Такая конструкция не подвергается воздействию влаги, и в состоянии прослужить не одно десятилетие. На таком фундаменте можно осуществлять строительство даже многоэтажных домов из разного материала. Альтернативной заменой могут стать винтовые сваи, изготовленные из металлической трубы. Такой фундамент сегодня пользуется достаточно большой популярностью.

Достоинства и недостатки столбчатого основания

Каждый тип фундамента первоначально создавался с расчётом на применение в определённой ситуации:

• ленточное основание — оптимальный вариант для возведения конструкций на подвижной почве;
• монолитная конструкция используется в процессе сооружения многоэтажных зданий с большим весом;
• опорно-столбчатое основание подходит для постройки маленьких жилых домов.

Следовательно, некоторые из недостатков можно считать незначительными при возведении целевых конструкций.

Основные недостатки:

1. Хрупкость конструкции. Первоначально основание из опорных деталей предназначалась для возведения конструкции в промёрзшей почве. Применение в подвижном грунте или самостоятельное разрыхление почвы может повлечь за собой снижение устойчивости столбов.
2. Небольшая несущая способность. Опоры не могут выдерживать многоэтажные здания с существенным весом.
3. В будущем не будет возможности соорудить погреб или подвальное помещение. Расстояние между опорами не позволит прорыть широкую канаву, которая могла бы использоваться в качестве подземного сооружения.

Если сооружать здание с учётом данных ограничений, то будет возможность максимально использовать все достоинства. Основными из них являются следующие:

1. Низкая стоимость. Если не считать расходы на аренду вспомогательной техники, то затраты будут в 2 раза ниже, чем при сооружении ленточного фундамента. Соотношение цены между монолитной и столбчатой конструкцией — 10:1.
2. Не нужно иметь особых навыков, чтобы соорудить столбчатое основание своими руками.
3. Высокая скорость сооружения конструкции.
4. Не требуется выполнять подготовительные работы, связанные с гидро- и теплоизоляцией.
5. Можно использовать для сооружения зданий на промёрзшей почве.
6. Период службы основания в случае правильного использования составляет 90–95 лет.

Столбчатый фундамент несложно ремонтировать, при этом процесс не требует большого количества финансов и времени.

Общие сведения об основаниях столбчато-ленточного типа

Применение такой конструкции будет оправдано при выполнении строительных работ на участках с большой глубиной промерзания грунта.

В подобных ситуациях строительство обыкновенного заглубленного ленточного фундамента потребует нерациональных финансовых вложений, а мелкозаглубленная конструкция попросту не справится с возлагаемыми на нее задачами.

В таких условиях столбчато-ленточный фундамент является прекрасным вариантом. С обустройством подобной конструкции сможет справиться даже новичок.

Столбчато-ленточный фундамент

Дополнительным преимуществом рассматриваемого основания является возможность его обустройства на наклонных участках. Но если подземный водоносный слой расположен чересчур близко к поверхности грунта от такого решения рекомендуется воздерживаться.

В рассматриваемой конструкции наибольшая часть нагрузки приходится на основу из столбов. При этом столбы должны быть размещены в земле не менее чем на 200 мм ниже точки промерзания почвы. Благодаря этому будут обеспечены максимальные показатели долговечности и надежности конструкции.

Столбчато-ленточный фундамент дома

Чтобы в дальнейшем лента не поднималась под воздействием природных изменений строения грунта, ее нижнюю часть необходимо сделать несколько расширенной.

В конструкции столбчато-ленточного типа лента выполняет функции исключительно верхнего ростверка, необходимого для соединения столбов в единую конструкцию и дополнительного увеличения прочности основания. При этом нагрузки на грунт лента не оказывает.

Столбчато-ленточный фундамент дома

При помощи ленты обеспечивается максимально равномерное распределение нагрузки на основные фундаментные столбы.

Фундамент должен быть сконструирован так, чтобы после полного завершения обустройства конструкции между нижним краем ростверка и верхним слоем грунта оставалось не менее 150-200 мм свободного пространства. Благодаря наличию такого промежутка фундамент не получит никаких существенных повреждений даже при сильных вспучиваниях земли.

Технология возведения основания по шагам

1. Как и любое строительство, сооружение столбчатого фундамента своими руками начинается с подготовки площадки. Территория очищается от всей возможной растительности, дерна на глубину примерно 30 см. С помощью песка и гравия сглаживаются все ямы и неровности. Если обрабатываемая почва глинистая, песчано-гравийную подушку необходимо углубить еще на 15 – 20 см.

2. Вторым этапом необходимо сделать разметку будущего столбчатого фундамента. С помощью кольев и веревки намечается местонахождение столбов строго в соответствии с разработанной заранее схемой. Здесь главное требование – точность — это значительно облегчит дальнейшую работу.

3. Далее выкапываются ямы в местах расположения столбов, глубиной с учетом свойств грунта и типа используемого материала основания, на 30 см больше расчетной величины залегания фундамента для подсыпки песчано-гравийной подушки. Скважины глубиной более 1 метра требуют укрепления опорными брусками или досками.

4. Далее технологии разнятся в зависимости от материала опор и конструктивных особенностей.

5. Наиболее распространенный и надежный классический вариант столбчатого основания – это железобетонный. Пошагово в подготовленные ямы, шириной на 10 – 15 см больше ширины предполагаемой колонны, устанавливается деревянная опалубка, дополнительно армируется и заливается бетонным раствором. Не достаточно практичен этот способ, в силу излишней возни с раствором, в особенности при изготовлении самостоятельно, и деревянными материалами.

6. Фундамент из блоков более прост в возведении, но и отличается меньшей прочностью, а также не пригоден для слабонесущих подвижных грунтов. Для фундамента из блоков 20х20х40 см инструкция по монтажу выглядит так:

• Углубления для столбов выкапываются шириной 40 см.
• В ямы послойно насыпается подушка из гравия и песка.
• Устанавливаются блоки 20х20х40 см один на другой в количестве 4 шт., обмазанные цементным раствором.

7. Разновидность подобного основания — сборка столбов из кирпича. В этом случае колонны монтируются в один – два кирпича с периодическим армированием металлической сеткой через каждые 4 слоя. Обязательное требование – наличие гидроизоляции из рубероида или битумной мастики.

Инструкция по возведению фундамента из асбестовых труб предполагает использование так называемой несъемной опалубки. Кроме асбеста могут также применяться стальные трубы либо инновационный материал – винтовые сваи. Такой вариант не слишком затратный и его под силу сделать самому.

Схема установки столбчатого основания:

1. При помощи бура необходимо сделать скважины в земле шириной на 4 – 5 см больше диаметра самой сваи. Для легковесных каркасных строений вполне подойдет диаметр в 20 см. Дно каждой ямы плотно трамбуется.
2. По технологии в скважины строго вертикально устанавливаются трубы, с наружной стороны присыпаются и уплотняются землей и песком.
3. В сваю заливается бетонный раствор, примерно на треть. Затем сваю приподнимают, чтобы смесь равномерно распределилась по дну скважины, обеспечив тем самым дополнительную прочную опору.
4. Внутрь трубы требуется сделать арматурный каркас толщиной 10 – 14 мм, таким образом, чтобы прутья выступали из скважины на 15 – 20 см. Остальная масса раствора послойно доливается до нулевого уровня с периодическим вибрированием основания. Для создания плотного монолита трубы вибропрессуют через каждые 15 – 20 см раствора.

Фундамент из труб не стоит долгое время оставлять без нагрузки. На сваи могут сработать выталкивающие силы почвы, результатом чего окажется разный уровень заглубления столбов. Руководство по эксплуатации разрешает использование такого основания в дальнейшем строительстве через 2 — 3 суток после схватывания раствора.

Еще один вариант столбчатого фундамента – деревянный. Сделать его рекомендуется из обработанного антисептиками бруса диаметром не менее 20 см, в противном случае здание на таком основании простоит недолго. Предпочтение стоит отдать дубу или хвойным древесным породам. Заглубление производится на величину не менее 50 см.

Бюджетный столбчатый фундамент с ростверком

Если строить столбчатый фундамент своими руками, то первым делом необходимо сделать его точный расчет. Для чего необходимо вычислить массу бани, а здесь важно учитывать и ее снеговую нагрузку – в Московской области это примерно 100 кг на каждый квадратный метр площади. Как и вес внутреннего наполнения бани: мебели, печи и людей – что это еще 100 кг на тот же метр.

К слову, если трудно вычислить несущую способность грунта на определенной местности, тогда лучше исходить из такого расчета: 0,5-0,6 кг на см2. По сути, именно такие параметры у торфяника или старого осушенного болота. Во всех остальных случаях – дела намного лучше.

Этап I. Изготовление ям

Самый простой способ – взять бур диаметром в 25 см и просверлить им в грунте небольшие ямы – 15-20 см. Это будет основой для изготовления нижней части столбов. Она обязательно армируется мелкой сеткой и засыпается пескобетоном 200-й маркой.

В центральной части ямы нужно вставить несколько прутков арматуры так, чтобы они выглядывали из ямы не более, чем на 10 см. Это могут быть старые и ненужные куски труб, железки и обломки.

А чтобы цементное молочко не впитывалось в грунт, помогут куски рубероида или даже обычные полиэтиленовые пакеты.

Этап II. Установка столбов

Берется кусок асбоцементной трубы, с диаметром 10 см, в него кладутся два арматурных прута диаметром 1,2 см и все это ставится на «башмак». Заливать нужно таким же пескобетоном, попутно все утрамбовывая еще одним прутом. Сверху – либо болт, либо еще один кусок арматуры.

Этап III. Второе бурение

Чтобы отвердел бетон после последних действий – необходимо около 4-5 дней. Далее – можно начинать второе бурение. Для этого понадобится бур – им делается отверстие с диаметром 30 см и обязательно ниже расчетной глубины промерзания. В этот проем нужно быстро вставить получившийся столб – так, чтобы он не осыпался. Прочность его может достигать до 11 тонн нагрузки.

Далее полученное отверстие нужно засыпать тем же грунтом, который был вынут из скважины. Не помешает его также утрамбовать и досыпать.

Этап IV. Строительство ростверка

Ростверк для такого столбчатого фундамента сделать можно из металла, бетона и даже дерева – здесь уже что кому больше нравится. Главное только, чтобы сам ростверк висел над грунтом более, чем на 10 см.

Главный плюс такого вида фундамента в том, что он годится практически для любых бань, обладающих не сильным весом – бревенчатых, брусовых и каркасных. А служит он долго – хоть сто лет, причем даже тогда, когда стоит на болоте.

  Нюансы при возведении столбчато-ленточного фундамента

Сегодняшний пример рассматриваемого нами тип фундамента целесообразно строить в регионах с большой глубиной промерзания грунтов, когда изготовление заглубленного ленточного фундамента (больше глубины промерзания) становится очень затратным удовольствием, а мелкозаглубленный ленточный фундамент в силу ряда причин просто не подходит. И в таком случае нашим «спасителем» является столбчато-ленточный фундамент, который к тому же довольно таки просто сделать своими руками. Также он является отличным решением проблемы, когда наш участок находится на внушительном склоне. Но в то же время когда для строительного участка характерно высокие грунтовые воды, то от этого вида фундамента стоит отказаться в пользу свайного фундамента. Что еще нужно знать и учитывать при возведении рассматриваемого нами основания?

1. Вся нагрузка от объекта и ленточного фундамента передается через столбчатый фундамент: все столбы, заглубленные на глубину ниже линии промерзания грунта, как правило, на 20-25 сантиметров. На такой глубине грунт достаточно уплотненный, да и при низких температурах он не вспучивается, поэтому не стоит беспокоиться о поднятии основания. А для того чтобы не подымались столбы при трении о вспучиваемый верхний слой грунта нижняя их часть делается расширенной. Обычно для этого используется технология «ТИСЭ» и оригинальный бур.

2. При этом ленточный фундамент выступает верхним ростверком, так как он не заглубляется в почву и никакой нагрузки на грунт не несёт. Он играет роль лишь конструктивного элемента отвечающего за распределение равномерной нагрузки на несущие столбы. Полоса фундамента возвышается над грунтом примерно на 15-20 сантиметров, поэтому при вспучивании грунта в зимнюю пору года он не сможет оказать влияние на фундамент.   

Коротко о главном

Строительство фундамента – важная задача, ведь неправильный монтаж приведёт к проседанию постройки, перекосу стен и прочим неприятностям. В целом, порядок работ такой: сначала выбирают материал, затем составляют схему и переносят её на участок. Снимают верхний слой почвы, устанавливают подушку из песка и щебня, опалубку и армирование. Затем монтируют столбы, которые могут быть из бетона или кирпича, асбестовых труб или металлических свай.

В зависимости от материала технология того, как залить столбчатый фундамент своими руками, имеет свои особенности. Зачастую над фундаментом устанавливают ростверк. Конструкцию обязательно гидроизолируют рубероидом или битумной мастикой. После застывания бетона и ростверка можно начинать строительство основной конструкции.

Устройство столбчатого фундамента

Конструктивно столбчатый фундамент представляет собой множество несущих опор, распределенных под стенами дома. Столбы связываются в единую жесткую конструкцию с помощью ростверка. Он равномерно распределяет нагрузку. Ростверк представляет собой стальную, железобетонную или деревянную балку. При устройстве фундамента важнее всего правильно выбрать размеры и количество столбиков, а также схему их расположения в зависимости от распределения нагрузки на ростверк.

При выборе размеров сечения важно соблюдать следующее правило: ширина столбиков должна превышать ширину стены (и ростверка) на 100 мм, т.е выступать за габарит стены на 50 мм с каждой стороны. Как правило, ширина столбов для жилого дома имеет размер от 400 до 600 мм (в зависимости от ширины стены). Стена располагается точно по оси фундаментного столба.

Схема устройства столбчатого фундамента

Устройство столбчатого фундамента

Конструктивно столбчатый фундамент представляет собой множество несущих опор, распределенных под стенами дома. Столбы связываются в единую жесткую конструкцию с помощью ростверка. Он равномерно распределяет нагрузку. Ростверк представляет собой стальную, железобетонную или деревянную балку. При устройстве фундамента важнее всего правильно выбрать размеры и количество столбиков, а также схему их расположения в зависимости от распределения нагрузки на ростверк.

При выборе размеров сечения важно соблюдать следующее правило: ширина столбиков должна превышать ширину стены (и ростверка) на 100 мм, т. е выступать за габарит стены на 50 мм с каждой стороны. Как правило, ширина столбов для жилого дома имеет размер от 400 до 600 мм (в зависимости от ширины стены). Стена располагается точно по оси фундаментного столба.

Схема устройства столбчатого фундамента

Опорно-столбчатый фундамент своими руками: пошаговая инструкция

Данный вид фундамента представляет собой сугубо столбчатую конструкцию с ростверком. Обустройство такого несущего элемента наиболее уместно при строительстве легких сооружений на песчаных грунтах.

Вся работа делиться на несколько этапов, среди которых:

1. Проведение земляных работ.
2. Возведение столбов фундамента.
3. Обустройство ростверка.

Перейдем непосредственно к началу работ.

Земляные работы

Первым этапом становится проведение земляных работ. Первоначально следует подготовить площадь. Для этого удаляется лишний грунт и проводится выравнивание поверхности.

Особое внимание уделяется глинистым грунтам, в данной ситуации необходимо будет снять довольно большой слой грунта, после чего устроить прокладку из песка.

Следующим шагом проводиться разметка участка. Используются колышки и строительная нить. С ее помощью соответствуя рабочим чертежам и проводится разметка. Нить натягивается в две полосы, параллельные друг другу, при этом расстояние между ними должно составлять величине опор и соответственно ростверка. Особое внимание необходимо уделять углам, они должны быть абсолютно ровными (т.е. 90 градусов). Кроме того, проводиться разметка стен, их пересечения и примыкания.

Опираясь на рабочие чертежи, в местах, где должны быть обустроены столбы, с помощью бура обустраиваются скважины. Его диаметр может составлять от 15 до 40 сантиметров. При этом, если глубина заложения столбов составляет более метра, то необходимо проводить дополнительную фиксацию грунта, во избежание осыпания. В нашем же случае кроме обустройства котлованов вручную буром, необходимо будет привести их к квадратной форме, для кладки столбов.

После чего дно скважины засыпается песком, слой его должен составлять примерно 10 сантиметров. Далее проводиться контрольная сверка расположения скважин относительно осей, и их ровность.

Последним шагом такой подготовки станет заливка бетона слоем в 10-15 сантиметров, который послужит прочным основанием для обустройства такого типа фундамента. Приступать к работе можно сразу после полноценного высыхание бетона, которое проходит в течении 28-30 дней.

Возведение столбчатого фундамента

Теперь перейдем непосредственно к возведению. В данном случае для обустройства столбов будет использоваться кирпич.

Итак, выкладываем основание, по которому будем равняться. Оно выполняется в виде квадрата параметрами 38*38 сантиметров. После чего по нему выкладываем и сам столб, в высоту до 50 сантиметров выше земли.

Сам столб формируем контуром, таким образом, чтобы внутри оставалось свободное пространство. Далее проводиться армирование, при этом минимум 1-2 прута связывается между собой и вставляется внутрь (в идеале это 3-4 прута). После установки каркаса, пространство заливается бетоном.

После полноценного высыхания бетонного центра, необходимо провести гидроизоляцию несущей конструкции. Также необходимо проверить и нахождение всех столбов на одном уровне. После чего траншеи засыпаются грунтом.

Кроме того, благодаря своей уникальной технологии обустройство столбчатого фундамента можно проводить использую асбестоцементные трубы. Монтаж проводится следующим образом:

1. Труба опускается в подготовленную скважину, после чего заливается бетоном.
2. Следующим шагом труба немного приподнимается, чтобы была возможность бетону растечься. Это дает хорошее основание и фиксацию.
3. Следующим шагом, не доходя 10-15 сантиметров до края, труба заливается дополнительной порцией бетона.

Обустройство ростверка

Теперь переходим к обустройству ростверка. Выполнять его можно использую деревянные балки. В данном случае каждая из них краем должна опираться на столб, кроме того быть сцеплена с другой балкой.

Кроме того, часто встречается выполнение железобетонного ростверка. В данном случае сверху столбов обустраивается деревянная опалубка, внутри нее предусматривается армирование, по типу такого же рода как для ленточного фундамента. После чего заливается бетоном.

Пошаговая инструкция:

① Подготовка территории. Выровняйте её, убрав тонкий слой почвы. Если земля глинистая, уберите больше земли и добавьте слой из песка.

③ Выкопайте траншеи с размахом на 8-12 см шире разметки. Этот запас необходим для будущей опалубки. Средняя глубина траншеи 400 мм.

④ Пробурите ямы. На сколько углубляться, будет зависеть от предполагаемых нагрузок, как и диаметр опор соответственно.

Совет: если трубы будут погружаться более чем на 1 метр, установите подпорки из древесины. Это отвратит свал грунта.

⑤ Присыпьте все канавы 10-ти сантиметровой толщей песка.

⑥ Оберните сваи изоляцией. Для этого подойдёт двойная обмотка рубероидом. Теперь сваи можно погрузить в скважины.

Если мы берём полые трубы в качестве опор, то необходимо сделать укрепляющие конструкции из прутов арматуры, которые затем опускаются в полости. По итогу заглубления, концы арматуры должны выглядывать из труб на 15-25 сантиметров.

⑦ Залив. Сначала заливается некоторое пространство вокруг опор, а далее полости. Оставляем застывать.

Важно! Также не забываем проложить коммуникации канализация, водопровод, электричество или проложить для них трубы перед заливкой бетоном ,чтобы в дальнейшем не долбить фундамент под них.

Используемые опоры

От материала опорных стоек зависит надёжность и долговечность сооружения. Не следует экономить на этом этапе строительства. Для возведения столбов используют:

№ п/п	Наименование материала	Свойства и особенности
1	Бутовый камень	Отличается прочностью и большим сроком эксплуатации. Для кладки нужно привлекать квалифицированного специалиста.
2	Клинкерный кирпич высоких марок	Применяют для мелкозаглубленного столбчатого фундамента. Рекомендуемая оптимальная ширина стоек составляет 40-50 сантиметров.
3	Трубы	В монтировании более рациональные, используют асбестоцементные, бетонные, металлические. Устанавливают в подготовленные углубления, армируют и заливают бетонным раствором. Работы производится быстро.
4	Бетонные опоры дополнительно укреплённые	Наиболее надёжные. Столбы можно изготовить самостоятельно или приобрести готовые сваи от завода изготовителя.
5	Деревянные столбы	Используются редко из-за небольшого срока службы. Применяют материал для обустройства основания для террасы, хозяйственных и бытовых построек.
6	Набивные и буронабивные столбы	Готовый материал изготавливается в виде железобетонных опор. При монтировании предусмотрено совместное использование. Установка производится с привлечением специальной забивной техники.

Рекомендуемая ширина опор – не менее 40 сантиметров.

Выводы и полезное видео по теме

Изготовление деревянной опалубки своими руками для ленточного фундамента с армированием стеклопластиковой арматурой диаметром 8 мм. Как выполнить выравнивание опалубки с помощью водяного уровня. Укрепление опалубки раскосами для придания дополнительной жесткости конструкции:

Монтаж многоразовой опалубки с использованием различных материалов. Мастер класс выполнен профессиональными строителями:

Расчет материалов для опалубки своими руками. В видео представлены подробные расчеты для возведения разных опалубочных систем и рекомендации специалиста:

Период эксплуатации здания напрямую зависит от прочности бетонного основания. Соблюдая последовательность действий при сооружении опалубки, удастся избежать ряда ошибок, которые могут стать причиной преждевременного разрушения фундамента. Правильно смонтированная опалубка придаст фундаменту нужную форму, не даст ему просесть или деформироваться в дальнейшем.

Возможно у вас есть опыт самостоятельного сооружения опалубки для фундамента, пожалуйста, поделитесь им с нашими читателями. Расскажите, были ли трудности во время строительства и как удалось с ними справиться. Оставляйте свои комментарии в форме для связи.

Монтаж фундамента

Технология монтажа в зависимости от типа фундамента будет разной. Но общая схема того, как правильно сделать столбчатый фундамент, выглядит так:

1. Подготовительные работы, построение чертежа.
2. Проведение земляных работ: разметки, рытья ям и траншей.
3. Заполнение полостей или укладка блоков.
4. Удаление опалубки и подсыпка песка. Утепление основания, гидроизоляция и монтаж забирки.

Это наиболее общая схема, которая меняется в зависимости от вида и глубины залегания фундамента. Однако первые этапы работы одинаковы для всех.

Подготовительные работы

Перед тем, как начинать строительство фундамента, необходимо составить чертежи.

Пример чертежа фундамента Источник

На чертежах указывается схема расположения столбов. Обычно они устанавливаются в местах больших нагрузок: по углам здания, в местах пересечения несущих стен, под несущими простенками.

Кроме чертежа, полезно иметь и схему самого фундамента.

Пример схемы фундамента Источник

Смотрите также: Каталог компаний, что специализируются на ремонте фундаментов

Когда на руках имеются все необходимые материалы и чертежи, можно приступать к подготовке территории для будущего здания. Первым делом участок очищают от мусора. Затем от периметра будущей постройки отсчитывают два метра и помечают эту территорию шнуром или песком. Это граница, с которой нужно снять верхний слой почвы, чтобы не прорастали растения. Снимать нужно примерно 30 см. почвы. В вырытый котлован насыпают слой песка или гравия.

Затем переходят к этапу разметки. Чертёж переносят на участок земли. Углы здания отмечают столбиками с прибитыми к ним планками из дерева.

Правильность углов обязательно проверяется измерением диагоналей. На планках закрепляют верёвку, которой очерчивают границы здания и местоположение опор.

Разметка фундамента Источник

Подготовка ям

В местах, отмеченных под столбы, копаются ямы. Можно сделать это самостоятельно, с помощью экскаватора или механического бура. Ширина и глубина выкапываются с запасом для опалубки и подсыпки.

Ямы под фундамент Источник

Если ямы глубже, чем 1 м., то они могут начать осыпаться. Чтобы этого не произошло, то её следует копать с откосами и установить распорки из досок. После этого можно укладывать подушку.

Установка фундаментных столбов

После того, как ямы вырыты, можно начинать устанавливать столбы. Сначала укладывают дренажную подушку. Она состоит из слоя песка (10-20 см) и щебня (5 см).

Подушка под фундамент Источник

Во избежание проседания подушку необходимо хорошо утрамбовать.

Дальнейшая технология укладки зависит от типа фундамента.

Конструктивные особенности

Столбчато-ленточный фундамент представляет собой основу для зданий, в которой подземная часть обустроена по типу столбчатой конструкции. А надземная – по типу ленточного. Ленточная часть опирается на железобетонные столбы.

Столбы устанавливаются ниже уровня промерзания на песчаную подушку. Ленточное основание возводится при помощи армирующего каркаса залитого бетоном.

Применяется такая конструкция при строительстве легких каркасных или деревянных зданий на сложном грунте:

1. рыхлом;
2. подвижном;
3. рельефном;
4. пучинистом.

Преимущества:

• простота в выполнении;
• минимум земельных работ;
• возможность строить дома на участках с сильно выраженным рельефом;
• высокая теплоизоляция за счет отдаления пола здания от почвы;
• повышенная устойчивость и прочность конструкции;
• такой фундамент обеспечивает защиту от повреждения здания при подвижках грунта и вибрационных воздействиях.

Недостатки:

• при данном варианте фундамента невозможно построить дом с подвалом;
• сложность проектирования (нужно заказывать проект).

Заключение

Расчет материалов, составление плана работ и прочее можно сделать самостоятельно, без привлечения специальной техники и специалистов. Самое главное – соблюдать технологический процесс, а также качественно выполнять все этапы работ. Если у вас отсутствует опыт, вы никогда не занимались возведением фундамента и даже понятия не имеете, за что взяться в первую очередь – конечно, в таком случае лучше сразу обратиться за помощью к профессионалам, поскольку при создании основания допускать ошибки нельзя, от этого зависит долговечность планируемой постройки.

Технологические принципы возведения

Процесс обустройства основания включает такие этапы:

• установка опорных элементов;
• формирование железобетонной связки, деревянного или металлического ростверка;
• укладка блочной или кирпичной ленты.

Установка опорных столбов

Заглублять столбы нужно на 30-40 см ниже предполагаемого уровня промерзания почвы. Пошаговая инструкция по монтажу опор описывает такие действия:

• удаление растений и выравнивание отведенного под строительство участка;
• определение мест расположения свай и конструкции ростверка;
• выкапывание или бурение углублений;
• обустройство песчаной засыпки, заливка бетонного раствора до уровня нижней опорной плиты;
• организация гидроизоляционного слоя, препятствующего разрушению фундамента под воздействием влаги;
• монтаж несъемной опалубки или готовых колонн;
• сваривание и размещение арматурных каркасов;
• заливка бетонного раствора в опалубку или трубы.

При бетонировании учитывают необходимость расширения подошвы сваи до размера, превышающего диаметр самого столба в 2 раза. Заливка раствора выполняется в 2 этапа.

Монтаж ростверка

При незначительном заглублении ростверка работы начинают с выкапывания траншеи. Высота бетонной ленты должна составлять 40-60 см.

Процесс строительства включает такие этапы:

1. Сборка опалубки. Конструкцию сооружают из элементов нужных размеров. На этом этапе используют доски или фанерные щиты. Собранную опалубку покрывают полиэтиленовой пленкой или рубероидом. Такой материал препятствует выведению воды из бетонного раствора.
2. Изготовление армирующего каркаса. Конструкцию собирают по составленной заранее схеме. Все элементы укладывают в опалубку и соединяют со струнами столбов, выступающими на высоту 30 см. Арматурные прутья сваривают между собой.
3. Заливка бетона. Смесь укладывают послойно. Работы нужно распланировать так, чтобы все действия были выполнены за 1 день. Надземную часть ленты строят из блоков или кирпича. Это позволяет создать дополнительный защитный слой между подземной и опорной частью основания. Опалубку удаляют через 2-3 дня после застывания бетона.

На последнем этапе поверхности ростверка обмазывают битумной мастикой или покрывают рулонными гидроизоляционными материалами.

Глубина заложения столбчатого фундамента из кирпича

Столбчатые фундаменты, как и ленточные, могут быть неглубокими или выполненными на глубине меньше, чем метка промерзания, в соответствии с климатическими нормативами и условиями грунта на строительной ниже глубины замерзания обычно обеспечивается при строительстве фундаментов на слабых грунтах, склонных к значительным деформациям вследствие замерзания и оттаивания грунтовых вод, насыщающих их, либо вследствие инфильтрации поверхностных дождевых вод, либо притока из водонасыщенных пластов на строительную глубину замерзания можно увидеть в таблице ниже:

При использовании табличных данных следует помнить, что глубина промерзания дается при отсутствии снежного покрова на поверхности почвы. Если зимой грунт покрыт слоем снега, даже если он не слишком толстый, то глубина промерзания значительно уменьшается, что позволяет строить фундаменты с меньшей глубиной фундаменты обладают хорошей несущей способностью. Например, в статье о строительстве фундаментов из асбестово-цементных труб приведено значение несущей способности 800 кг для сваи из труб диаметром 200 мм. Как вы понимаете, кирпичная стопка, имеющая большую площадь поперечного сечения и значительную несущую способность, сможет выдержать довольно приличную нагрузку. Кроме того, вес стен бревенчатого домика или каркасной сауны не так велик, а для их поддержки вполне хватит свайного фундамента из кирпича.

столбчатый МЗЛФ с высоким уровнем вод

Многие владельцы земельных участков сталкиваются с такой проблемой при строительстве, как пучинистый грунт. Эта особенность земельного ландшафта представляет собой распирание (вспучивание) замерзающей воды в грунте зимой. Из-за этой особенности фундамент здания должен иметь определенные характеристики, позволяющие ему выстоять при натиске давящих со всех сторон воды и льда.

Поэтому при пучинистых грунтах принято использовать такой тип фундамента, как мелкозаглубленный: ленточный и столбчатый. Какими особенностями отличаются данные виды фундаментов — рассмотрим этот вопрос в статье. Также узнаем, как правильно рассчитать необходимую степень заглубления и мощность данных типов оснований при пучинистом грунте.

Особенности

Пучинистый грунт из-за специфического своего строения (содержит много воды) приводит к скорой деформации и смещению практически любого фундамента, кроме мелкозаглубленного. Именно поэтому последний вариант и используется на пучинистых почвах.

Хорошо и то, что мелкозаглубленное основание может использоваться практически для любого типа строения: и кирпичного, и деревянного, и каркасного, и даже двухэтажного.

Пучинистая почва часто всего бывает на суглинистых, глинистых и супесчаных грунтах. Чем более высоко содержание глины в грунте, тем выше степень его пучинистости. Инженеры знают, что порой выталкивающая сила пучения бывает столь велика, что способна буквально поднять целое здание вместе с его фундаментом. А вот как происходит расчет плитного фундамента, и как это делать правильно, указано в данной статье.

Применение

Пучинистый грунт, как мы уже сказали — самая распространенная причина использования этого типа фундамента.

Мелкозаглубленный фундамент применяется, преимущественно, в частном строительстве, поскольку идеально подходит именно для этого случая. Данный тип фундамента стоит дешевле, нежели заглубленное основание, и в то же время его несущие способности выше, нежели у незаглубленного варианта. К тому же технология возведения данного типа фундамента за долгие годы применения уже отточена буквально до мельчайших нюансов — и неприятные сюрпризы практически исключены. Также будет интересно посмотреть на то, как выглядит монолитный плитный фундамент.

На видео – применение мелкозаглубленного фундамента на пучинистом грунте:

Ленточный

Мелкозаглубленный ленточный фундамент — наиболее распространенный тип конструкций, предназначенных для пучинистых грунтов. Такое основание может спокойно выдерживать кирпичные и деревянные постройки, а также здания, сделанные из пеноблоков.

Этот вариант отличается изрядной долговечностью и надежностью, именно его выбирает большинство владельцев земельных участков для своих новых домов. К тому же возведение такого фундамента не слишком дорого, а сама работа элементарна, и не занимает много времени. А вот как происходит устройство сборного ленточного фундамента, и как это сделать правильно своими руками, указано в данной статье.

На видео – особенности ленточного фундамента:

В данном случае фундамент представляет собой бетонную ленту, укрепленную армированным поясом-каркасом. Котлован для такого фундамента роется на глубину от 50 до 70 см. На дно котлована насыпается небольшим (20-30 см) слоем песок, и утрамбовывается. Такая песчаная подушка необходима для более надежной установки конструкции. После всех предварительных работ котлован заливается вместе с арматурой жидким бетоном. Самый же верхний слой арматуры укладывается поверх бетонной смеси, когда последняя еще не застыла.

Внимание: для соединения частей арматуры друг с другом нельзя использовать сварочный аппарат, так он не сможет обеспечить достаточную надежность конструкции.

Ленточный малозаглубленный фундамент может быть изготовлен либо из железобетонных конструкций, либо быть монолитным. Первый вариант может быть возведен в любое время года, и прост в установке. Минус здесь высокая стоимость, и недостаточная степень герметичности основания. Порой железобетонный фундамент пропускает грунтовую воду, если гидроизоляция была сделана с нарушениями.

Монолитный же вариант производится на высококачественном бетоне, и более сложен при возведении. Внутри монолита установлен прочный армированный каркас, придающий надежность и устойчивость всей конструкции.

Как выглядит лучший фундамент для каркасного дома, и как его выбрать самостоятельно, указано в данной статье.

А вот как выглядит фундамент свайно ростверковый монолитный армированный, можно увидеть на фото в данной статье.

Также будет интересно посмотреть на то. как выглядит свайный фундамент с монолитным ростверком: https://2gazon. ru/postroiki/zhilye/fundament/svajnyj-s-monolitnym-rostverkom.html

А вот как выглядит плитно свайный фундамент, и в каком случае его стоит применять, и как именно,очень подробно изложено в данной статье.

Столбчатый

Мелкозаглубленный столбчатый фундамент — тоже замечательный вариант, подходящий для более легких строений: деревянных и каркасных. Тяжелые кирпичные строения на столбчатом фундаменте не возводят. Этот вариант хорошо подходит, если грунт имеет суглинистый состав, близко расположены грунтовые воды, а также на заболоченных участках.

На видео – мелкозаглубленный столбчатый фундамент:

Данный тип основания подходит только в том случае, когда есть возможность вбить столбы в грунт на глубину ниже точки промерзания грунта. Столбчатый фундамент — наиболее экономный вариант, пожалуй, вообще, из всех существующих подобных конструкций на сегодня. При этом он вполне справляется со своими задачами, служа надежным основанием для домов небольшого веса. А вот как можно сделать фундамент к пристройке каркасного дома, можно увидеть на видео в данной статье.

Как рассчитать

Узнаем, какие особенности вычисления необходимых параметров существуют.

Чтобы узнать вес будущего мелкозаглубленного фундамента, необходимо обязательно учитывать плотность строительного материала, из которого будет возводиться дом. Кроме того, обязательно нужно учитывать размеры будущего строения: его длину, ширину, площадь, этажность, высоту.

Если фундамент будет ленточного типа, то обязательно нужно учитывать еще и вес внутренних несущих стен. Если столбчатый, то достаточно учесть вес только внешних стен будущего дома.

На видео – как рассчитать мелкозаглублённый фундамент:

Необходимо вычислить объем всех строительных материалов, которые потребуются для формирования фундамента: количество бетона и общую длину арматуры. Также будет интересно узнать о том, как осуществляется замена старого фундамента под деревянным домом.

Проектирование

Перед тем, как приступать к проектированию фундамента, необходимо прояснить немалое количество важных моментов. Назовем наиболее важные из них.

• Важно определить тип грунта, и каково его текущее состояние. А также максимальную глубину его зимнего промерзания.
• Важно определиться с уровнем залегания грунтовых вод.
• Выяснить точный вес будущего строения.
• Будет или нет здание оснащено подвалом.
• Точно установить, какие материалы потребуются для строительства фундамента, и в каком количестве.

Особенности возведения

Рассмотрим более подробно этапы установки мелкозаглубленного основания дома на пучинистом грунте.

Вначале роют котлован глубиной от полуметра до семидесяти сантиметров. Боковые стенки ямы затем устилаются гидроизоляцией: полиэтилен, рубероид или толь подходят оптимально. На дно котлована насыпается подушка из крупнофракционного песка. Сыпучий материал укладывается слоями с уплотнением каждого слоя.

На видео – особенности возведения:

Затем устанавливается опалубка из фанеры или досок, а на нее вновь укладывается гидроизоляционный слой. Внутрь опалубки для придания прочности необходимо поместить арматурные прутья диаметром 1,2 см. Конструкция заливается сверху бетоном, и на еще незастывшую смесь укладывается верхний слой арматуры.

Внимание: при замешивании бетонной смеси для мелкозаглубленного основания специалисты советуют добавлять в нее гидрофобный раствор, который повысит надежность и прочность всей конструкции.

Важные моменты

Некоторые специфические особенности возведения мелкозаглубленного фундамента, которые необходимо знать каждому строителю.

Имейте в виду, что после заливки фундамента его нельзя оставлять в зиму без загрузки. Если нет возможность продолжать стройку, то хотя бы следует вокруг конструкции смонтировать временный слой теплозащиты. В качестве такого слоя могут выступать опилки, керамзит, шлаковата и прочие материалы. Они смогут уберечь незащищенную конструкцию от деформации в морозы.

Зимой мелкозаглубленный фундамент возводить не рекомендуется. Если почва промерзшая, возведение такого типа конструкции возможно только при глубоком залегании грунтовых вод.

На видео – важные особенности при возведении такого типа фундамента:

Рекомендации

Полезные советы от специалистов по поводу возведения мелкозаглубленного основания дома на пучинистом грунте.

Ленточный вариант профессионалы советуют применять, если почва имеет слабый уровень пучения. Если же этот уровень достаточно высок, то такой мелкозаглубленный фундамент необходимо укрепить армированным поясом, и уплотнить песчаной подушкой. Кстати, такая подушка должна быть только из песка средней или крупной фракции: мелкий песок не подходит.

Если раньше на мелкозаглубленном основании оборудовать подвальное помещение было невозможно, то современные технологии решили и этот вопрос. Чтобы при данной конструкции не лишиться подвала, заглубление производят при помощи специальных откосов.

Конечно, строительство здания на пучинистом грунте — решение «не от хорошей жизни». Однако, если необходимо возвести дом, то мелкозаглубленный фундамент в данном случае, действительно, выход. В настоящее время этот тип конструкции широко применяется при строительстве домов из разных материалов, имеющих разные размеры, уровень сложности.

Итак, мы рассмотрели особенности возведения мелкозаглубленного фундамента на пучинистых грунтах. Как вы видите, при определенных обстоятельствах эта конструкция может стать настоящим выходом из положения. Преимущества данного фундамента неоспоримы, поэтому теперь вы знаете, что делать, если грунт на участке нестабильный.

Фундамент на пучинистых грунтах: выбор основания для будущего дома и ошибки, которых можно избежать

Строительство фундамента – важная составляющая возведения крепкого и надежного дома. Если необходимый участок на границе сезонов деформируется от переизбытка подземных вод, то обезопасить конструкцию, защитить от разрушения и подтопления поможет фундамент для пучинистых грунтов, который способен игнорировать давление грунта и льда.

Пучинистые грунты и особенности строительства

Почвенные массивы, которые расширяются под воздействием низких температур и оказывают разрушительное влияние на элементы строительной конструкции, относят к пучинистым грунтам. Процессам пучения подвергаются супеси, рыхлые глинистые и высокопористые почвы, которые способны удерживать влагу.

Прежде чем приступать к возведению фундамента, необходимо провести исследования верхних слоев поверхности. Согласно руководствам описания ГОСТ различают 5 типов почвы:

• непучинистые – крупнообломочные почвы, галька, гравий, крупный и средней фракции песок, хорошо фильтрующие жидкости;
• слабопучинистые грунты – возвышенные и холмистые места, которые хорошо увлажняются атмосферными осадками;
• среднепучинистые – слабовсхолмленные места с затяжными склонами, где увлажнение происходит верховодкой и атмосферными осадками;
• сильнопучинистые – заболоченные местности, в которых ситуацию усугубляется притоком грунтовых вод;
• чрезмерно пучинистые – грунты текучей пластичности и консистенции, находящиеся в обводненном состоянии вследствии малой плотности сложения почвенных слоев.

В процессе определения мероприятий по предупреждению деформации производят рассчет соответствующего коэффициента.

Расчет интенсивности пучения на участке

Расчет интенсивности пучения производится для проектирования сил устойчивости оснований и нейтрализации их воздействия. Определение этого показателя осуществляется по формуле:

Е = (Н – h) / h, где

Е – степень пучинистости;

Н – уровень промерзания при низких температурах;

h – уровень грунтов до замерзания.

Следовательно, для его подсчета требуется провести соответствующие замеры в зимнее и летнее время.

Меры против пучения

Для борьбы с силами пучения предполагается осуществление мероприятий такого характера:

• полная замена пучинистого слоя на предполагаемом участке – трудоемкий процесс, требующий рытья котлованов значительных размеров, поиска и уплотнения привезенной почвы;
• строительство фундамента ниже слоя промерзания с целью снятия нагрузки на цоколь;
• утепление конструкции в области промерзания потребует прокладки утеплителя по всему периметру и на глубину возведения основы строения;
• организация водоотвода осуществляются путем строительства дренажной системы с закладкой в траншею гравия, песка и перфорированной трубы, обработанной геотекстиолем.

Пучинистые грунты – выбор фундамента

Для возведения несущих конструкций любой постройки на подвижных грунтах могут рассматриваться следующие типы фундаментов:

• Организация дорогостоящего плитного основания будет эффективно для кирпичных или тяжелых деревянных конструкций, занимающих значительные площади. Преимушественно бывает правильной квадратной или прямоугольной формы, но в случае необходимости проектируются и сложные фигуры периметра;

• Свайный – винтовой или железобетонный. Здесь тоже надо точно знать глубину промерзання грунта, чтобы завести сваи ниже этой отметки. Эффективен для возведения небольших зданий на заболоченных и водянистых участках. На поверхности свай сооружают специальный арматурный каркас, который заливается композитным строительным раствором чуть ниже уровня почвы.
• Столбчатый. Используется только для легких и сверхлегких хозяйственныхз построек, имеет незначительную глубину заложения и в качестве основания для жилого дома не рассматривается.
• Бетонный ленточный фундамент, заглубленный ниже уровня промерзання почвы.
• Менее затратный и востребованный мелкозаглубленный или незаглубленный ленточный фундамент на пучинистых грунтах. Применять его надо очень обдуманно, предварительно рассчитав все загрузки, чтобы исключить воздействие сил пучения.

Тип выбираемого цоколя будет зависеть от размеров и формы постройки, арсенала применяемого оборудования, а также материальных возможностей заказчика.

Современные технологии ТИСЕ предполагают применение опорно-столбчатых элементов, соединеных ростверком. Для организации такого строительства не задействуется спецтехника и электричество, есть возможность скрыть коммуникации и минимизировать уклон стройплощадки. Подобный прием актуален для каркасного, каменного или кирпичного строительства.

Противостоять промерзаниям могут и плитные железобетонные несущие конструкции, которые эффективны для обустройства невысокого цоколя и применимы в случае простой конструкции зданий.

Использование ленточного фундамента предполагает обустройство строительной армирующей ленты по периметру строения и в области возведения несущих стен. Такие разработки менее затратны, однако, превосходят по надежности вышеперечисленные варианты.

Онлайн калькулятор фундамента

Чтобы узнать примерную стоимость фундаментов различных типов, воспользуйтесь следующим калькулятором:

Виды, особенности и преимущества ленточных фундаментов

Ленточные фундаменты из бутобетона, бута, а реже и кирпичной кладки – довольно востребованная технология надежного строительства.

Незаглубленный ленточный фундамент применим для высоких нагрузок и тем более способен обеспечить устойчивость незначительных по размеру каркасных и деревянных.

Однако такой фундамент на пучинистых грунтах с высоким уровнем грунтовых вод и чрезмерно вспучиваемыми почвами требует замены основания на сваи. А вот при воздействии неравномерных нагрузок лучше отдать предпочтение первому варианту.

Несложная технология возведения ленточных фундаментов и возможность применения на любых почвах существенно облегчает строительные работы. Не стоит беспокоиться также о привлечении специализированного оборудования и техники, что позволяет в кратчайшие сроки и с минимальными затратами справиться с поставленными задачами.

В таком случае возведение домов осуществляется на песчаную подушку с использованием следующих видов ленточного фундамента:

• монолитного растверка, установленного непосредственно на поверхности грунта исключает воздейтсвие касательных сил, а вертикальное воздействие может быть снивелировано за счет армирования монолитным контуром;
• сборно-монолитной модели серии 20/60, представляющей установку комплекса железобетонных блоков на армированую цельную основу;
• монолитной основы серии 20/60 с армированием и обработкой композитной строительной смесью;
• монолитно-усиленного цоколя, который характеризуется повышенной площадью опоры и позволяет создать надежное основание.

Расширяя ленту, используя утеплитель и водоотведение можно увеличить возможности перечисленных типов фундаментов.

Мелкозаглубленный ленточный цоколь потребует больше земляных работ, применения опалубки и значительных затрат времени на застываение. Но полученного в результате запаса прочности хватит на сотню лет. Такой вариант фундамента обладает премуществами:

• надежен в эксплуатации;
• подходит для любой конфигурации оснований;
• не возникает сложностей с монтажом и возведением зданий;
• отличается высоким сопротивлением к внешнему воздействию.

При глубоком промерзании грунтов для сооружения надежного фундамента потребуются дополнительные объемы строительных материалов. Однако, только так вы сможете справиться с неравномерной усадкой при строительстве малоэтажек, массивных зданий, подвальных помещений, обустройстве цокольных этажей, а также малоэтажного строительства.

Одним из вариантов избежать проблем с грунтами является ленточный фундамент. Подробнее в видеоролике:

Устройство ленточного фундамента на пучинистых грунтах

Мелкозаглубленный ленточный фундамент на пучинистых грунтах требует организации специальной подушки из песка или гравия. Также необходимо предусмотреть гидроизоляцию. Для этого в бетонные составы добавляется гидрофобные примеси. В процессе обустройства таких основ выполняют защитные мероприятия по предотвращению воздействия холода:

• для подушки толщиной до 0,5 м под цоколь засыпается непучинистый материал, а с целью исключения заиливания дополнительно укладывается слой геотекстиля;
• на уровне подошвы основания производится устройство дренажа с закладыванием специальной трубы под уклоном;
• гидроизоляция и утепление на вертикальных слоях фундамента осуществляется при помощи экструдированного пенополистирола, жидкого полиуретана и сооружения наружного слоя из пеноплекса;
• следует позаботиться и о ливневой канализации, которая поможет нейтрализовать прохождение водных потоков вблизи несущих конструкций.

Подготовительные работы

Прежде чем приступать к работе, производится определение геометрических параметров и размеров постройки, а также подбор материалов. Количество бетона определяется из расчета его плотности и габаритов несущих конструкций.

Для фундаментов частных домов рекомендован бетон М200, в то время как для более тяжелых сооружений предпочтение отдают М250, а на чрезмерно пучинистых основания пригоден композитный материал М350.

В расчет включается длина конструкции по периметру и площадь ее внутренних перегородок. При этом глубина строительства фундамента определяются исходя из характеристик грунта, расходных материалов и этажности здания. Следует учесть, что расположение влаги должно быть ниже на 50 см от подошвы основания, иначе велика вероятность проявления деформаций.

По завершению проектировочных работ размеры с бумаги переносятся на местность, производится проверка правильности расстановки отметок. Обозначенный участок очищается от мусора и снимается верхний слой почвы.

Работы по укладке

Незаглубленный и мелкозаглубленный фундамент на пучинистом грунте должен быть возведен в соответствии с такими требованиями:

• копка траншей производится с учетом ширины основания, опалубки, утеплителя, гидроизоляции и декора;
• поверхность подушки выстилается гидрозащитным барьером, а боковые поверхности несущих конструкций обрабатывают гидроизолирующим материалом – пленкой или толью;
• утрамбка материала подушки осуществляется при помощи смачивания слоев материала водой насыпают песчаную подушку толщиной 20-30 см;
• установка опалубки осуществляется из доступных подручных материалов – фанеры, обрезной доски, элементы которой нужно скрепить между собой;
• стальной армирующий пояс укрепляется вдоль и поперек основания путем связывания специальной проволокой;
• заливка пояса бетонным уплотнителем производится за один прием с высоты не более 0,5 м;
• возможна закладка второго слоя армирующего пояса.

Область применения ленточных фундаментов

Самый простой способ борьбы с пучинистыми почвами – обустройство свайного фундамента ниже отметки промерзания. В случае невозможности осуществления подобного строительства альтернативное решение – мелкозаглубленные фундаменты, которые потребуют значительно меньшие объемы строительных смесей, количества арматуры и трудовых затрат.

Эффективно использование технологии мелкого заглубления при расположении грунтовых вод на глубине более 1,5 м. Ленточные конструкции на крутых склонах, где должно быть учтено боковое давление, позволяют компенсировать неравномерное воздействие движения почв в продольном и поперечном сечении.

Фундамент на пучинистых грунтах подходит для сооружения каркасных и брусовых построек, использования пенобетонных и газобетонных материалов. При необходимости сооружения неглубокого заложения или строительстве мощных конструкций на слабых грунтах ленточных фундамент в приоритете. Такие методы строительства применимы для глинистых и супесчаных грунтов, рыхлых горных пород, а также водонасыщенных поверхностных слоев.

Рекомендации

Чтобы возвести крепкий и надежный фундамент обратите внимание на такие нюнасы:

• из-за высокой подвижности грунтов рекомендуется использовать монолитные фундаменты вместо сборных конструкций;
• работы по возведению несущих конструкций проводятся в летний период времени до наступления холодов, в случае остановки строительства объект нуждается в консервации;
• сварка частей арматурного каркаса не рекомендуется, поскольку после нагревания металл становится более хрупким и на нем могут появиться трещины;
• для массивных зданий рекомендуется увеличить несущую способность основания, отдав предпочтение плите мелкого углубления;
• в случае применения незаглубенного ленточного фундамента необходимо сооружать несущие конструкции наподобие рамы, что позволит равномерно распределить сезонные нагрузки;
• для придания дополнительной жесткости конструкции ленточный фундамент можно комбинировать с буронабивными сваями;
• для утепления и гидроизоляции не рекомендовано использование дешевого пенопласта, имеющего гораздо меньший ресурс работоспособности;
• для утепления необходим выбор плотного пенопласта специальной марки ПСБ, предназначенной конкретно для утепления;
• гидроизоляция рубероидом производится путем его приклеивания внахлест на горячую мастику и дополнительного промазывания шовных соединений.

О том как избежать проблем с домом на пучинистых грунтах на видео:

Заключение

Грамотный выбор типа фундамента и соблюдение технологии строительства позволят вам построить надежные здания и сооружения. Несмотря на проблему морозного пучения проектирование и возведение зданий возможно осуществить в любом месте земного шара.

Фундамент для загородного дома.Столбчатый ленточный блочный мелкозаглубленный монолитный плитный столбчато-регельный ростверковый с ростверком полнопрофильный

Еще в первом российском строительном нормативном документе, а именно в Урочном Положении, было записано, что «на устройство поддела (фундамента) ни средств, ни иждивения жалеть не должно». Ошибки, возникающие вследствие неграмотно принятых решений при устройстве фундаментов, могут обернуться значительными расходами.

Фундаменты предназначены для восприятия нагрузок от стен, вышележащих конструкций и бокового давления грунта, кроме того, они защищают подвалы и цокольные этажи от грунтовых вод и сырости. С целью отвода поверхностных вод необходимо организовать соответствующий уклон грунта. Для этого выполняется вертикальная планировка, а вокруг дома устраивается отмостка.

Для выбора правильного решения необходимо иметь представление о напластованиях грунтов в основании.

Характеристики грунтов

Коротко грунты можно охарактеризовать следующим образом:

• скальные и обломочные грунты – прочные, не размываются и не вспучиваются при промерзании, если не содержат в своем составе глинистых и пылеватых частиц;
• песчаные грунты (кроме мелкозернистых и пылеватых) – относятся к непучинистым, могут служить хорошим основанием;
• мелкозернистые и пылеватые пески – можно использовать в качестве основания, однако они часто обладают свойствами плывунов; относятся к пучинистым грунтам;
• глинистые грунты (глины, суглинки, супеси) – в сухом состоянии служат хорошим основанием и относятся к условно непучинистым; в водонасыщенном состоянии и при малой плотности находятся в текучем состоянии и сильно вспучиваются при промерзании.

Виды фундаментов для малоэтажных загородных домов

Вид фундаментов выбирают, исходя из величины нагрузок, чувствительности конструкций дома к неравномерным перемещениям основания, качества грунтов в основании, опасности воздействия морозного пучения, применяемых конструкций и материалов.

1. Столбчатый фундамент.

Самый простой и дешевый тип фундамента. Часто используется для небольших деревянных строений (небольшие бани, летние домики, бытовки).

Через каждые 1,5 – 2 метра по периметру строения выставляются столбики из ФБС: один блок укладывается на песчаную подсыпку в землю, на него раствором крепятся еще несколько блоков до нужной высоты.

Этот тип фундамента не подходит для районов, где преобладают пучинистые глины, характеризующиеся в весенне-зимний период достаточно большой подвижностью. На таких почвах каждый столбик живет самостоятельной жизнью, и вся конструкция может «плавать» в разные стороны. Поэтому такой фундамент рекомендуется устанавливать на песчаных почвах, либо на супесях.

2. Ленточный блочный фундамент.

Такой фундамент изготавливают из фундаментных блоков (ФБС), скрепленных между собой раствором. Такой фундамент крепче столбчатого, но при достаточно высокой цене, его жесткость оставляет желать лучшего. Многолетние наблюдения показывают, что даже на слабопучинистых грунтах на блочных фундаментах могут образовываться трещины по швам между блоками. Такие фундаменты рекомендуется устанавливать под деревянными домами на песчаных грунтах. Строительные Нормы запрещают устройство фундаментов из пористых материалов (керамзитобетонные блоки и др.).

3. Мелкозаглубленный ленточный монолитный фундамент.

Это наиболее распространенный тип фундаментов в деревянном домостроении, учитывая низкий коэффициент нагрузки на единицу площади фундамента. При относительно низкой стоимости, он обеспечивает достаточно высокую прочность основания для загородного дома. При зимнем вспучивании грунта монолитный армированный фундамент работает как жесткая пространственная конструкция. Деревянный дом на таком фундаменте устойчив, не будет проблем как с внутренней, так и с внешней отделкой. Величина заглубления фундамента (300-600мм), ширина (300-500мм) и размер песчано-гравийной подушки (200-500мм) определяются в зависимости от размеров дома, грунтов, способа отделки и рельефа участка.

4. Плитный фундамент

Плитные фундаменты являются разновидностью мелкозаглубленных, а точнее, незаглубленных фундаментов, но в отличие от мелкозаглубленных ленточных и столбчатых фундаментов, они имеют жесткое пространственное армирование по всей несущей плоскости, позволяющее без внутренней деформации воспринимать знакопеременные нагрузки, возникающие при сезонном и неравномерном перемещении грунта. Фундаменты, которые вместе с грунтом имеют сезонные перемещения, называются плавающими. Их конструкция представляет собой сплошную или решетчатую плиту, выполненную из монолитного железобетона, из сборных перекрестных железобетонных балок или из сборных плит с монолитным покрытием.

Устройство плитного фундамента связано с расходом бетона, арматуры и может быть целесообразно в малоэтажном строительстве, при сооружении небольших и компактных в плане домов или других построек, когда не требуется устройство высокого цоколя, и сама плита используется в качестве пола.

Для домов более высокого класса чаще устраивают фундаменты в виде ребристых плит или армированных перекрестных лент. Большая площадь опоры плит позволяет снизить давление на грунт, а перекрестные ребра жесткости создают конструкцию, достаточно устойчивую к знакопеременным нагрузкам, возникающим при замораживании, оттаивании и просадке грунта. Относительно большой расход бетона и арматурной стали можно считать оправданным, если все другие технические решения фундаментов в этих условиях не могут гарантировать их надежную работу. В зданиях, где полы расположены невысоко над планировочной отметкой земли, такие фундаменты могут стать даже более экономичными, чем столбчатые (не надо устраивать цокольное перекрытие и ростверк).

Сплошная незаглубленная плита в составе пространственной системы «плита — надфундаментное строение» обеспечивает восприятие внешних силовых воздействий и возможных деформаций грунтового основания и исключает необходимость различного рода мероприятий, предотвращающих неравномерные деформации грунта, на которые обычно в условиях слабых, песчаных и пучинистых грунтов затрачиваются значительные ресурсы.

5. Столбчато-ригельный (ростверковый) монолитный фундамент.

Ростверк — (нем. Rostwerk, от Rost — решётка и Work — строение, укрепление), часть свайного фундамента (плита или балка), объединяющая головные участки свай и служащая опорной конструкцией для возводимых элементов сооружения. Отличие этого фундамента от мелкозаглубленного ленточного — в забуривании и заливании свай через каждые 1,5-2 метра по периметру фундамента и перемычкам под ригель (ростверк). Сваи диаметром 250-280мм забуриваются до глубины промерзания, то есть до 1,5-2м. На эти сваи и опирается ленточный фундамент.
Столбчато-ригельный монолитный фундамент — некий средний (достаточно экономичный) вариант между мелкозаглубленным монолитным и полнопрофильным монолитным фундаментом. Очень хорошо он показывает себя в эксплуатации на пучинистых почвах, участках с большим уклоном, торфянниках. Обычно на таких почвах заглубление ригеля (ростверка) равно нулю, в землю заглубляется только песчано-гравийная подушка.

Преимущества столбчато- ригельного монолитного фундамента:

• Существенно снижается трудоемкость и себестоимость выполнения земляных работ и бетонирования. Лента фундамента, располагаемая над землей, позволяет уменьшить расход бетона, не зарывать его в землю и одновременно поднимать стены дома.
• Минимальный контакт фундамента с мерзлым грунтом позволяет снизить тепловые потери через фундамент в несколько раз.
• Незначительная боковая поверхность опор и особенность их соединения с ростверком позволяют рассматривать фундамент как виброизолирующую систему, которая значительно снижает уровень вибраций, исходящих от близко расположен­ных шоссейных и железнодорожных магистралей.

6. Полнопрофильный монолитный фундамент.

Этот фундамент наиболее дорог. Такой фундамент заливается цельным армированным монолитом на глубину промерзания — 1,5-2м. Его рекомендуется применять под каменные (кирпичные, блочные) дома, где на фундамент оказываются большие нагрузки, и перекос конструкции может привести к трещинам в стенах.

устройство, проектирование и расчет, глубина

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

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

Устройство фундаментов мелкого заложения

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

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

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

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

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

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

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

Строительство оснований мелкого заложения

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

Ленточные фундаменты мелкого заложения

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

Тело основания обустраивается по одной из нижеприведенных технологий:

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

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

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

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

Плитные фундаменты мелкого заложения

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

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

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

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

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

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

Столбчатый фундамент

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

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

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

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

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

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

ТОП-4 типа фундамента. Особенности закладки.

Любой дом или иное помещение всегда начинают возводить с фундамента. От того, насколько правильно он будет залит, по большей части зависит и прочность самого строения. На сегодняшний момент существует 4 основных типа фундамента, каждый из которых имеет характерные только для него особенности. Ниже мы рассмотрим все типы фундамента и определим, для какого грунта они подходят.

Ленточный фундамент

По глубине ленточный фундамент делится на 2 типа - мелкозаглубленный и глубокозаглубенный. Кроме того, существует и еще одна классификация, по которой фундамент подразделяется на монолитный, сборно-монолитный либо сборный. Ленточный фундамент является одним из наиболее дешевых, вследствие чего его считают самым выгодным с точки зрения экономии средств. Между тем использовать ленточный фундамент можно лишь на таком грунте, который является однородным по всему участку, а также не изменяется под воздействием низкой температуры. Помимо этого, грунтовые воды на таком участке не должны подходить близко к поверхности. Исходя из сказанного, наиболее подходящим для ленточного фундамента является скальный, а также песчаный грунты. Толщина ленточного фундамента чаще всего должны быть равна ширине дома (а на неравномерном грунте немного выходить за пределы ширины дома).

Но даже на равномерном грунте далеко не всегда можно использовать ленточный фундамент. В частности, он не подходит для закладывания на сейсмоопасных зонах, а также при близком подходе к поверхности грунтовых вод. Помимо этого, не стоит использовать ленточный фундамент на посадочном грунте. Посадочным называется такой тип грунта, который проседает под воздействием тяжести строения. В этом случае ленточный фундамент начинает проседать, что приводит к появлению трещин не только в стенах, но и в самом фундаменте. Даже в таких условиях ленточный фундамент иногда возможно закладывать, но его стоимость в итоге окажется слишком высокой, поскольку для уменьшения нагрузки и распределения ее по большей площади понадобится увеличить глубину закладки фундамента или расширять его у основания, создавая так называемую бетонную «подушку».

Что касается сейсмически опасных зон, то в них не рекомендуется закладывать сборный ленточный фундамент, поскольку при сильном землетрясении он попросту не выдержит, и его конструкция развалится. А вот монолитный ленточный фундамент вполне можно применять и в такой местности.

При близком подходе к поверхности земли грунтовых вод можно использовать только мелкозаглубленный ленточный фундамент (то есть его глубина не должна превышать 70 сантиметров). Единственным полным запретом на закладывание ленточного фундамента является строительство дома с подвалом, поскольку грунтовые воды могут попросту затопить помещение. Не рекомендуется его возводить на участках с неровным рельефом, так как это повлечет либо увеличение расходов на строительство, либо появление трещин при несоблюдении технологии закладывания. Кроме того, мелкозаглубленный фундамент подходит и для пучинистого грунта, но его понадобится предварительно утеплить по бокам, а также снизу при наличии бетонной подушки, чтобы избежать пучения под воздействием давления снизу из-за низких температур.

Плитный фундамент

Плитный фундамент делится на 2 типа — мелкозаглубленный и заглубленный. Этому типу фундамента не страшно никакое проседание и пучение грунта, поскольку он сам движется вместе с грунтом. Заглубленный плитный фундамент, по сути, является готовым подвальным помещением. Стоит он, конечно, несколько дороже ленточного, но при этом является более надежным и подходит для любого грунта (даже близко расположенные к поверхности грунтовые воды не являются помехой для его закладывания).

Закладывать плитный фундамент на нормальном грунте попросту не имеет смысла, поскольку это повлечет значительные финансовые расходы. По всей поверхности такой фундамент укреплен с помощью арматуры. Этот вид является практически идеальным при строительстве дома с подвалом, а также цокольным этажом. Но если особенности грунта требуют глубокого заложения плиты, а надобность в подвале у вас отсутствует, то вместо плитного более оптимальным вариантом считается свайный фундамент.

Свайный фундамент

В случае, когда грунт является хорошим, закладывать свайный фундамент не имеет никакого смысла, поскольку он считается одним из самых дорогих. Но на плывунах и при близком подходе грунтовых вод к поверхности подойдет исключительно свайный фундамент. Он используется в тех ситуациях, когда верхний слой грунта может не выдержать конструкцию дома, а глубокое закладывание плиты оказывается слишком дорогим удовольствием. В этом случае гораздо эффективнее ввинтить или вбить сваи, сверху соединить их ростверком и положить на эту конструкцию плиту пола. В целом свайный фундамент можно использовать практически для любого грунта. Но если грунт является достаточно хорошим, но использовать ленточный фундамент у вас нет никакого желания, то можно заложить столбчатый фундамент, являющийся своеобразным аналогом свайного.

Столбчатый фундамент

Столбчатый фундамент по своей структуре примерно такой же, как и свайный. Единственное отличие состоит в том, что он считается мелкозаглубленным и использовать его возможно только на хорошем и ровном грунте. Если имеется хотя бы небольшой наклон, то столбчатый фундамент не подойдет, поскольку длина столба является ограниченной, а увеличивать ее не стоит. В плане стоимости столбчатый фундамент гораздо дешевле, по сравнению с ленточным.

Таким образом, теоретически можно сделать вывод о том, что на любом грунте можно закладывать тот или иной фундамент. Но если классификация типов фундамента возможна в зависимости от свойств грунта, то делить грунт по типу наиболее приемлемого фундамента нецелесообразно. Дело в том, что каждый участок земли является подходящим либо неподходящим для строительства, в зависимости от совокупности показателей. Получить их возможно только лишь в ходе геологических расчетов. Учитывая их, конструкторы и определяют тип фундамента для конкретного участка.

Что такое Мелкий фундамент? Его виды, этапы проектирования.

В этой статье вы подробно узнаете, что «Что такое мелководный фундамент? Типы мелкозаглубленного фундамента, критерии его проектирования и этапы».

Итак, приступим.

Неглубокий фундамент.

Структурные фундаменты могут быть сгруппированы по двум широким категориям – мелкозаглубленные фундаменты и глубокие фундаменты.

Данная классификация указывает на глубину заложения фундамента.

Неглубокий фундамент — это фундамент, который размещается на твердом грунте у земли и под самой нижней частью надстройки.

Глубокий фундамент — это фундамент, который размещается на нетвердом грунте и находится значительно ниже самой нижней части надстройки.

Точного определения, отличающего одно от другого, не существует.

Критерии проектирования для неглубокого фундамента.

При рассмотрении мелкозаглубленного фундамента для данной системы нагрузки фундамент должен соответствовать определенным проектным требованиям.

Три основных требования следующие:

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

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

2. Безопасность в отношении несущей способности является требованием, которое включает в себя соответствующие пропорции основания, чтобы избежать катастрофического обвала грунта под фундаментом.

Это происходит, если прочность грунта на сдвиг недостаточна для того, чтобы выдержать приложенную нагрузку.

Посмотрите видео ниже, чтобы понять осадку мелкозаглубленного фундамента.

3. Допустимая осадка фундамента включает проверку чрезмерной осадки конструкции.

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

Опять же, требуется полное знание геотехнических свойств грунта для оценки ожидаемой осадки конструкции и времени, необходимого для ее завершения.

Типы мелкозаглубленного фундамента.

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

Они описаны ниже.

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

Обязательно обеспечивает функцию распределения нагрузки на колонну до значения, совместимого с прочностными и деформационными характеристиками грунта или горной породы, на которых расположен фундамент.

Эти типы фундаментов также известны как блочные фундаменты , изолированные фундаменты и квадратные или прямоугольные фундаменты (для отношения L/B менее 5).

Эти фундаменты образуются путем объединения двух или более колонн (даже с неравными нагрузками) в один фундамент.

Такое расположение усредняет и обеспечивает более или менее равномерное распределение нагрузки на поддерживающий грунт или горную породу и, таким образом, предотвращает неравномерную осадку.

Эти фундаменты обычно имеют прямоугольную форму, но могут быть изменены на трапециевидные, чтобы приспособиться к неравным нагрузкам на колонны (или колонны, расположенные близко к границам участка).

И снабжен ремнем для размещения колонн с широким интервалом или рядом с линиями собственности ## (рис. 15.1b).

Эти фундаменты поддерживают близко расположенные колонны или непрерывную стену, так что интенсивность нагрузки на поддерживающий грунт или скалу будет низкой и равномерной ## (рис.15.1в).

В таких фундаментах соответственно учитывается нагрузка на единицу длины.

Интенсивность нагрузки выражается в силе на единицу длины фундамента.

Эти фундаменты также называются ленточными фундаментами или стеновыми фундаментами (для отношения L/B больше 5).

Характеризуются тем, что колонны встраиваются в фундамент в двух направлениях.

Может быть размещено любое количество столбцов, их может быть всего четыре ## (рис.15.1г).

рекомендуются для бедных грунтов основания и когда общая площадь фундаментов превышает 50% от общей площади цоколя.

5. Плавающие фундаменты.

Общая нагрузка конструкции может вызвать давление, превышающее безопасную несущую способность грунта, или чрезмерную осадку.

В таких случаях вместо изменения размера фундамента конструкция может размещаться на большей глубине.

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

Этот метод снижения полезной нагрузки за счет дополнительных земляных работ называется плавучим фундаментом , а фундамент называется плавучим фундаментом .

Техника, при которой нагрузка на конструкцию частично регулируется за счет уменьшения нагрузки из-за земляных работ, называется частичной флотацией, , а в случае полной корректировки — полной флотацией .

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

Этапы проектирования мелкого фундамента.

Как правило, фундамент должен нести несущую стену или одну колонну или более одной колонны для поддержки конструкции.

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

Каждая колонна должна нести различный тип нагрузки, и основные области — постоянные и временные нагрузки.

Кроме того, вся величина динамической нагрузки не воспринимается колонной в течение всего срока службы.

Следовательно, обычно считается эксплуатационной нагрузкой, которая будет воздействовать на колонну в течение всего срока службы, которая принимается как статическая нагрузка плюс 50% временной нагрузки для обычных зданий.

На складах и других складских этажах должен использоваться большой процент динамической нагрузки.

Расчет фундаментов колонн, основанный на эксплуатационных нагрузках, обычно является адекватным.

Фундаменты могут быть спроектированы с использованием следующей процедуры (Teng 1962):

1. Рассчитайте нагрузки, действующие на фундамент.

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

3. Установите максимальный уровень воды.

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

5. Определите глубину и расположение фундамента.

6. Определить несущую способность несущего слоя.

7. Соотнесите размеры фундамента.

8. Проверьте контактное давление основания.

9. Проверьте устойчивость основания к скольжению, опрокидыванию и подъемному давлению.

10. Оценка общей и дифференциальной осадок.

11. Проектирование фундамента.

12. Оценить необходимость дренажа фундамента, гидроизоляции или гидроизоляции.

Читайте также: Определение полевой плотности грунта кернорезом.

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

Неглубокие фундаменты: что это такое и почему мы их используем

При строительстве существует два типа фундаментов: мелкозаглубленные и глубокие. Фундамент является одной из наиболее важных частей конструкции, так как он передает общую нагрузку от самой конструкции на землю, обеспечивая устойчивость. Фундаменты мелкого заложения — это тип фундамента, используемый в конкретных зданиях и проектах.

Что такое неглубокий фундамент?

Мелкозаглубленный фундамент — это тип фундамента здания, который расположен ближе к земле. Неглубокие фундаменты шире, чем глубокие, что делает их дешевле и быстрее строить. Они обычно используются при строительстве более легких и небольших конструкций.

Типы мелкозаглубленных фундаментов

Существует четыре типа мелкозаглубленных фундаментов:

1. Фундаменты ленточные или сплошные
2.Распорные или изолированные фундаменты
3. Комбинированные или консольные фундаменты
4. Матовые фундаменты или плитные фундаменты

Сплошные или ленточные фундаменты

Ленточный фундамент используется для поддержания несущей стены. Он спроектирован таким образом, чтобы опоры располагались так близко друг к другу, что перекрывали друг друга. Наличие прочного фундамента, который может специально поддерживать несущую стену, жизненно важно для сохранения устойчивости здания, а также для поддержания структуры и срока службы здания.

Изолированные или растянутые фундаменты

Распорные или изолированные фундаменты используются для поддержки отдельных колонн. Эта основа может быть круглой, квадратной или прямоугольной формы. Они также имеют толстую конструкцию, чтобы помочь распределить нагрузку по большей площади. Толстая конструкция помогает уменьшить давление, которое конструкция оказывает на определенное место, поскольку она равномерно распределяет вес по основанию.

Консольные или комбинированные опоры

Комбинированные или консольные фундаменты используются для поддержки двух колонн вместе.Они предотвращают перекрытие давления нагрузки или когда граница участка расположена слишком близко друг к другу, что распорное основание может сделать конструкцию неустойчивой. Использование комбинированного фундамента позволяет равномерно распределить нагрузку в сочетании с внутренней колонной.

Фундамент из плота или мата

Матовый или плотный фундамент представляет собой тип плитного фундамента, который поддерживает ряд колонн и стен под всей конструкцией. Это требуется, когда давление грунта имеет низкую несущую способность и не позволяет использовать другие основания.Фундаменты из матов выдерживают все нагрузки сразу и равномерно передают вес на землю.

Строительное оборудование, используемое для неглубоких фундаментов

Строительная техника используется на протяжении всего процесса строительства фундамента. Различные машины используются для расчистки земли, удаления мусора, копания и выравнивания, а затем заливки и укладки самого фундамента.

Очистка земли

Первый шаг включает в себя подготовку места, где будет построено здание, и необходимо заложить фундамент.Бригада по подготовке площадки обычно использует такие машины, как экскаваторы и бульдозеры, чтобы очистить площадку от деревьев, камней и мусора перед копанием. Экскаваторы-погрузчики и бульдозеры являются важными частями оборудования в этом процессе, поскольку их конструкция и мощность позволяют легко удалять весь мусор, подготавливая место для фундамента.

Строительство отверстия для фундамента

Второй шаг — выкопать яму для фундамента. Экскаваторы являются наиболее распространенными машинами для этой задачи.Экскаватор используется для углубления фундамента и полного выравнивания почвы, чтобы обеспечить стабильную среду для фундамента. Если фундамент неровный, все здание может быть кривым или неровным. Современные технологии в машинах могут сделать это намного проще.

также используются при строительстве фундамента. Они могут создавать подпольные пространства, в которых заливается и оседает бетон, что помогает при укладке отдельных оснований и стен фундамента. Бетон, который заливается в подполье, помогает обеспечить прочную поверхность фундамента, чтобы предотвратить смещение здания или создание неровной конструкции.

Когда используются неглубокие фундаменты?

Неглубокие фундаменты обычно используются для проектов, которые меньше по размеру и легче по весу. Они распространены, когда самая нижняя готовая часть конструкции имеет глубину менее шести футов, а земля вокруг объекта имеет достаточную несущую способность. Когда эти две части совпадают, создается идеальная ситуация для стабильного неглубокого фундамента.

Этот тип фундамента чаще всего используется для небольших жилых и деревянных построек, таких как строительство дома или коттеджа.

Плюсы и минусы неглубоких фундаментов

Неглубокие фундаменты также имеют некоторые плюсы и минусы.

Плюсы

Неглубокие фундаменты именно так и называются: неглубокие. Это означает, что на расчистку и вскапывание земли уходит меньше времени. Строительство экономически выгодно, потому что требует меньшей глубины копания, а на самом деле строительство самого фундамента проще из-за меньшего размера.

Фундаменты мелкого заложения обычно возводятся в более короткие сроки.Укладка фундамента и грунта под ним происходит быстрее, так как требуется меньше земли для покрытия. Построение самой конструкции можно начать раньше. В целом, весь проект может двигаться быстрее.

Минусы

Если это близко к воде, неглубокие фундаменты не могут быть использованы, потому что грунтовые воды могут повлиять на уплотнение и устойчивость почвы. Важно убедиться, что грунт имеет надлежащую несущую способность, иначе это приведет к созданию неустойчивой конструкции.Неглубокие фундаменты в целом также имеют меньшую несущую способность, поэтому их можно использовать только в небольших и легких зданиях.

Мелкие фундаменты 101

Фундамент — это самая нижняя часть конструкции, которая должна быть создана для обеспечения устойчивости. Фундамент обеспечивает прямой контакт с землей и переносит вес самой конструкции на почву под ней, обеспечивая прочную и стабильную конструкцию. Неглубокие фундаменты идеальны, когда они используются, когда строящееся здание менее интенсивное и имеет меньший вес.

Неглубокий фундамент | 4 Типы мелкозаглубленных фундаментов

Фундамент — это основание, передающее нагрузку от надстройки на грунт под ним. Он отвечает за устойчивость всей конструкции. Существует 2 типа фундамента: мелкозаглубленный и глубокий. В этой статье мы обсуждаем мелкозаглубленный фундамент.

Примечание:   SBC относится к несущей способности грунта.

Неглубокий фундамент также называют открытым или широким фундаментом.

Фундаменты, которые передают нагрузку на грунт в точке, близкой к первому этажу здания, такие как полосы и стропила, называются мелкозаглубленными фундаментами.

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

Особенности мелкозаглубленного фундамента:

а. Глубина меньше или иногда равна ширине.

б. Он размещается непосредственно под самой нижней частью надстроек.

в. Распространяется больше по горизонтали, чем по вертикали.

д. Он передает нагрузки на недра на небольшой глубине, близкой к уровню земли.

Существует 4 типа мелкозаглубленных фундаментов. Это:

1. Ленточный фундамент

2. Ленточный фундамент

3. Матовый фундамент

4. Ростверковый фундамент

Этот фундамент также известен как фундаментная плита.В этом типе фундамента основание делают шире верха, чтобы распределить нагрузку от надстройки на большую площадь.

Этот тип фундамента подходит для стен и каменных колонн.

Эти фундаменты сооружаются после вскрытия траншей на необходимую глубину.

Экономичен при максимальной глубине 3 м.

При устройстве этого типа фундамента траншеи вскрываются на необходимую глубину и грунт хорошо утрамбовывается. Затем укладывается обычная бетонная смесь 1:4:8.Его толщина колеблется от 150 до 200 мм. Над этой кроватью сооружается каменная кладка. Он состоит из рядов, и каждый ряд выступает на 50–75 мм от верхнего ряда, а высота каждого ряда составляет от 150 до 200 мм.

В случае основания стены выступы предусмотрены только в одном направлении, а в случае колонн они предусмотрены в обоих направлениях.

Выступ бетона основания от нижнего слоя кладки фундамента обычно составляет 150 мм.

Типы фундаментов

Существует 3 типа фундаментов. Это:

а. Независимое основание / изолированное

b. Комбинированный фундамент

c. Непрерывный фундамент

Отдельные фундаменты строятся для каждой колонны в изолированных фундаментах колонн.

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

Фундаменты такого типа обычно сооружаются на бетонном основании толщиной 100 или 150 мм.

Инженеры-проектировщики оценивают необходимое армирование и толщину фундамента.

Толщина основания может быть одинаковой или иногда меняться.

В этом типе фундаментов две или более колонн поддерживаются одним основанием.

Этот тип фундамента требуется, когда колонна находится очень близко к границе собственности и, следовательно, бесполезно устанавливать фундамент намного дальше поверхности колонны.

Фундамент может быть прямоугольным или иногда трапециевидным.

Фундамент должен быть спроектирован и сконструирован таким образом, чтобы нагрузки от обеих колонн безопасно передавались на грунт.

Для соединения двух колонн предусмотрена ленточная балка.

В непрерывных фундаментах фундамент является общим для более чем двух колонн в ряду.

В случае, если колонны в ряду расположены ближе или если SBC грунта низкий, более применим сплошной фундамент.

Ленточный фундамент – это независимый фундамент из двух колонн, соединенных балкой.

Бывает четырех типов.

Это:

а. Фундамент стены

b. Фундамент перевернутой арки

c. Внецентренно нагруженный фундамент

d. Смещенный и ленточный (консольный) фундамент

Этот тип фундамента применим для участков, где SBC грунта невероятно беден, а нагрузка конструкции приходится на стены.

Таким образом, между стенами строятся перевернутые арки.

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

Наружные стены могут быть снабжены стенками-контрфорсами для их усиления.

Насколько это практически возможно, форма и пропорции фундамента должны быть такими, чтобы центр тяжести действующих нагрузок совпадал с точкой С.G опорной площади основания.

Но основание, имеющее такую ​​форму, что центр тяжести не совпадает с центром тяжести опорной области основания, называется основанием с внецентренной нагрузкой.

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

В такой ситуации целесообразно предусмотреть общее основание для нескольких колонн, и такое основание называется матовым основанием.

Распределение нагрузки в этом основании равномерное.

Его также называют стропильным фундаментом.

Сплошной фундамент, в котором балки установлены в обоих направлениях над плитой основания для соединения колонн, может называться решетчатым фундаментом. Осадка в этом типе основания равномерна, поэтому лишние напряжения не возникают.

Типы матов:

a. Плита (сплошная) — до 30 см

б. Плита и балка-плита > 30 см

c.Ячеистая плита > 90 см

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

So Ростверковый фундамент является одним из таких специальных фундаментов, который используется там, где нагрузка на конструкцию чрезмерна, а несущая способность грунта плохая и глубокий фундамент невозможен.

Имеет один или несколько ярусов Стальных балок двутаврового сечения .

Верхние ярусы состоят из меньшего количества, но больших стальных секций, а нижний ярус состоит из большего количества, но стальных секций меньшего размера.

Через опорную плиту; нагрузка колонны переносится на верхний ярус.

Неокрашенные балки ростверка заливают бетоном за кромку стальных профилей с минимальным защитным слоем 100 мм.

Между полками смежных балок ростверка должно оставаться минимальное свободное пространство 75 мм, что обеспечивает надлежащее бетонирование.

Разделители труб используются для сохранения расстояния.

По материалу фундамента ростверковый фундамент бывает двух типов.

а. Деревянный ростверк:

Применяется в основном для кладки фундамента стен. Это позволяет избежать дифференциального расчета .

б. Стальной ростверк:

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

Инженер-строитель и генеральный директор Naba Buddha Group

Неглубокие фундаменты — Обзор | Инженерыdaily

Таблица 1. Типы мелкозаглубленных фундаментов

Эти типы мелкозаглубленных фундаментов, вероятно, являются наиболее распространенными типами фундаментов зданий.На рис. 1 показаны различные типы мелкозаглубленных фундаментов.

На рис. 2 показаны различные типы фундаментов из матов.Исходя из экономических соображений, матовые фундаменты часто сооружают по следующим причинам (NAVFAC DM-7.2, 1982):

я. Большие отдельные фундаменты. Матовый фундамент часто сооружается, когда сумма отдельных площадей основания превышает примерно половину общей площади фундамента.

II. Полости или сжимаемые линзы. Матовый фундамент можно использовать, когда исследование недр показывает, что будет неравномерная осадка, вызванная небольшими полостями или сжимаемыми линзами под фундаментом. Матовое основание имеет тенденцию перекрывать небольшие полости или слабые линзы и создавать более однородные условия оседания.

III. Мелкие поселения. Матовый фундамент можно рекомендовать, когда преобладают неглубокие осадки, а матовый фундамент сводит к минимуму неравномерную осадку.

IV. Неравномерное распределение нагрузки. Для некоторых конструкций может быть большая разница в строительных нагрузках, действующих на разные участки фундамента. Обычные фундаменты с распорным фундаментом могут подвергаться чрезмерной дифференциальной осадке, но матовый фундамент имеет тенденцию распределять неравные строительные нагрузки и уменьшать дифференциальную осадку.

Плиты с постнапряжением на грунте распространены в южной Калифорнии и других частях США. Наиболее распространенное использование плиты с постнапряжением на уровне грунта — это сопротивление расширяющимся силам грунта или когда прогнозируемая дифференциальная осадка превышает допустимое значение для обычной (слегка армированной) плиты на уровне земли. Например, плиты с постнапряжением на уровне грунта часто рекомендуются, если предполагается, что предполагаемая дифференциальная осадка превысит 0.75 дюймов (2 см).

Институт постнатяжения (1996 г.) подготовил процедуры установки и проверки в полевых условиях для постнапряженной плиты на уровне земли. Плита с постнапряжением состоит из бетона со встроенными стальными арматурами, заключенными в толстые пластиковые оболочки. Пластиковая оболочка предотвращает контакт арматуры с бетоном и позволяет арматуре скользить в затвердевшем бетоне во время операций натяжения. Обычно напрягающие элементы имеют тупиковый конец (анкерную пластину) на периметральной (краевой) балке и напрягаемый конец на противоположной периметральной балке, что позволяет напрягать напрягающие элементы с одного конца.Однако часто рекомендуется, чтобы сухожилия длиной более 100 футов (30 м) были нагружены с обоих концов.

Если ожидаемая осадка для предлагаемого мелкозаглубленного фундамента слишком велика, необходимо оценить другие варианты поддержки фундамента или стабилизации грунта.Вот некоторые часто используемые альтернативы:

я. Оценка. Операции по профилированию можно использовать для удаления сжимаемого слоя грунта и замены его структурным наполнителем. Обычно вариант выравнивания является экономичным только в том случае, если слой сжимаемой почвы находится близко к поверхности земли, а уровень грунтовых вод ниже слоя сжимаемой почвы или уровень грунтовых вод может быть снижен с экономической точки зрения.

II. Доплата. Если участок содержит подстилающий слой сжимаемого связного грунта, участок можно дополнить слоем насыпи, размещенным на поверхности земли.Вертикальные дренажи (такие как фитильные дренажи или песчаные дренажи) могут быть установлены в сжимаемом слое почвы, чтобы уменьшить дренажные пути и ускорить процесс консолидации. После того, как слой сжимаемого связного грунта достаточно затвердеет, дополнительный слой насыпи удаляется и строится здание.

III. Уплотнение грунта. Существует множество различных методов, которые можно использовать для уплотнения рыхлого или мягкого грунта. Например, виброфлотация и динамическое уплотнение часто эффективны для увеличения плотности рыхлых песчаных отложений.Другим вариантом является уплотняющая цементация, которая состоит из введения в почву массы раствора очень густой консистенции, который одновременно вытесняет и уплотняет рыхлую почву.

IV. Плавающий фундамент. Плавающий фундамент представляет собой особый тип фундамента глубокого заложения, в котором вес конструкции уравновешивается удалением грунта и строительством подземного фундамента.

Неглубокий фундамент I Типы I Зачем использовать I Когда использовать все типы

Фундамент – это часть конструкции, передающая нагрузку от надстройки на грунт.Фундамент является связующим звеном между конструкцией и основанием. Фундамент мелкого заложения строится ниже уровня земли, чтобы повысить боковую устойчивость конструкции.

Весь вес конструкции ложится на грунт и его свойства. В фондах важна одна вещь, то есть SBC. Несущая способность почвы C Емкость (SBC) определяется как количество веса на единицу веса, которое может выдержать почва. Несущая способность почвы зависит от глубины залегания почвы. Чем выше глубина, тем больше будет SBC.

Как поезду нужна железная дорога, транспортным средствам нужна дорога, овцам нужна вода, чтобы ходить, так и зданию нужен фундамент.

В зависимости от надстроек используются разные фундаменты. Фундамент обеспечивает распределение нагрузки по грунту под зданием.

• Обеспечивает устойчивость надстройки .
• Предотвращает заселение строения.
• Дает утешение людям.
• Обеспечивает распределение нагрузки надстройки на грунт.

• Распределение нагрузки на фундамент.
• Увеличение боковой устойчивости .
• Сохраните земляной материал.
• Стабильность конструкции.
• Уменьшает дифференциальную осадку.
• Предотвращение скольжения , и опрокидывания.

Мелкозаглубленный фундамент определяется как глубина фундамента на меньше чем ширина фундамента называется мелкозаглубленным фундаментом. Выбор типа фундамента зависит от несущей способности грунта.

• Изолированные ноги
• ступенчатые наклонные наклон
• наклонные наклон
• наклонные наклонные и обуви
• Excentric или обувь
• Комбинированные основания
• RAFT или MAT FOUNDATION
• ремень навязки
• Plass Foundation

Есть три параметра, которые определяют, для какого фундамента подходит.

• Нагрузка от надстройки.
• Сейф Несущая способность грунта (СГП).
• Местоположение/Граница собственности/Смежное строение.

Мы проектируем мелкозаглубленный фундамент по двум критериям;

• Критерии разрушения при сдвиге: Фундамент должен быть защищен от разрушения при сдвиге.
• Критерии осадки: Осадка фундамента должна быть в допустимых пределах.

Если нагрузка от надстройки мала или высока, но если грунт имеет достаточную несущую способность на небольшой глубине, предпочтительнее мелкозаглубленный фундамент.

 Сейчас я объясню различные типы неглубоких фундаментов, а также расскажу об их преимуществах и недостатках, о том, когда и где использовать.

Изолированное основание

Фундамент под отдельной колонной называется изолированным фундаментом.

• Используется, когда безопасная несущая способность очень высока.
• Низкая нагрузка от надстройки.
• Обычно находится в пределах границы собственности.

• Самый экономичный из-за размещения армирования.
• Простота сборки.
• Не требуется высококвалифицированная рабочая сила.

Ступенчатый фундамент

Фундамент, в котором фундаменты укладываются друг на друга в виде ступеней. Этот тип фундамента в настоящее время не строится.

• Этот тип фундамента используется, когда допустимая несущая способность высока, но нагрузка от колонны в фундаменте больше. Таким образом, существует вероятность отказа штамповки, поэтому для предотвращения разрушения изолированного фундамента мы предусмотрели ступеньки.

Уклонный фундамент

— один из видов мелкозаглубленного фундамента, представляющий собой сочетание прямоугольной и трапециевидной формы. Наклон трапеции 45 градусов со всех сторон. За счет уклона в 45 градусов уменьшается количество бетона и арматуры.

• Если допустимая несущая способность грунта больше, но нагрузка больше. Если нагрузка больше, то есть вероятность того, что пробивка не удастся, поэтому в этой ситуации важную роль играет наклонное основание.
• Эта форма фундамента более эффективна, так как нагрузка на колонну также отклоняется под углом 45 градусов, когда она достигает фундамента, что обеспечивает правильную передачу нагрузки.

Эксцентриковая или башмачная опора

Фундамент, стоящий только с одной стороны от осевой линии колонны, называется эксцентричным фундаментом. Он построен на границе участка и наполовину вырезан из первоначального фундамента.

• Наполовину вырезанный Прямоугольный, трапециевидный и ступенчатый фундамент.

Когда устанавливать эксцентриковую опору?

• Если позиция колонны находится на границе участка и нет дополнительной площади для фундамента, то в этой ситуации мы обеспечиваем цоколь, проекция которого находится в пределах существующей границы участка.

Комбинированный фундамент

Фундамент, предусмотренный под двумя колоннами, называется комбинированным.

• Прямоугольные и трапециевидные опоры.

• ЕСЛИ колонны расположены рядом друг с другом, существует вероятность перекрытия фундаментов.
• ЕСЛИ любая часть колонны находится на границе участка, то основание в направлении не может быть расширено, поэтому, чтобы сделать основание устойчивым к опрокидыванию, мы объединяем основание с ближним основанием.
• Надежная несущая способность грунта намного меньше, чем площадь, необходимая для индивидуального фундамента, больше, поэтому в этой ситуации существует вероятность перекрытия фундаментов.

 Когда предусматривать прямоугольный комбинированный фундамент?

• Фундамент комбинированный прямоугольный предусмотрен, если ширина одного фундамента ограничена и безопасная несущая способность меньше, чем требуется расширение площади одной стороны фундамента.

Трапециевидный фундамент предусмотрен, когда нагрузка на одну колонну выше, чем на другие колонны.ЕСЛИ проекция обоих фундаментов за поверхность колонны ограничена.

Фундамент, предусмотренный под более чем одной колонной, называется плотным фундаментом. Это толстая бетонная плита, упирающаяся в землю. Он поддерживает колонны, сдвиговые стены и передает нагрузку от надстройки на грунт. В матовом основании ноги человека не могут перекрываться друг с другом, потому что площадь основания больше. Когда в ряду предусмотрено более одной колонны, как, например, комбинированный фундамент, такие типы фундамента называются стропильными.

• Прямоугольная, квадратная, неправильной формы.

• Если Безопасная несущая способность грунта меньше 100 кН/м2 (только допущение).
• Нагрузка от надстройки очень велика.
• ЕСЛИ площадь изолированного фундамента на 60 процентов больше, чем площадь здания, тогда мы выбираем плитный фундамент.
• Если мы обеспечиваем стену сдвига для лифта или для воды, то необходим плотный фундамент.

Если два фундамента объединены с железобетонной балкой, это называется ленточным фундаментом, а сама балка называется ленточной балкой. Ленточная балка соединяет обе опоры таким образом, что действует как единое целое.

• Прямоугольный, трапециевидный.

• Функция ремня заключается в передаче момента, вызванного эксцентриситетом, на внутреннее основание колонны, что помогает предотвратить опрокидывание основания.

• Если положение колонны находится на границе участка, то основание колонны проецируется только с одной стороны от осевой линии колонны. В результате нагрузка, поступающая от надстройки, эксцентрично нагружается осью, что вызывает опрокидывание на эксцентричное основание, чтобы ограничить опрокидывание; соединяем балку с другой опорой.
• Можно использовать ленточный фундамент вместо комбинированного, если расстояние между колоннами большое и не требуется большая площадь фундамента.

Фундамент, который поддерживает несущую стену или стену жесткости, называется ленточным фундаментом. Ленточный фундамент также известен как настенный. Длина ленточного фундамента больше ширины фундамента.

Ширина фундамента не менее чем в два раза превышает ширину несущей стены. Ширина ленточного фундамента зависит от несущей способности грунта.

типов мелкозаглубленных фундаментов: 4 типа

Ниже приведены типы мелкозаглубленных фундаментов: 1.Распространенный фундамент 2. Комбинированный фундамент 3. Сплошной фундамент 4. Кольцевая плита или кольцевой фундамент.

Фундамент, который распределяет нагрузку от стены или колонны на большую ширину, известен как распорный фундамент или фундамент. Распределенное основание, предусмотренное для стен несущей конструкции, известно как настенное основание, сплошное основание или ленточное основание. Распространенный фундамент также может быть ступенчатым, как показано на рис. 19.2(d), или коническим, как показано на рис.19.2(е).

я. Ленточные фундаменты:

Ленточный фундамент, показанный на рис. 19.1, является первым и наиболее традиционным фундаментом, используемым в истории гражданского строительства, и может быть построен из каменной кладки или бетона. Ленточный фундамент, сооруженный из каменной кладки, обычно имеет ступенчатое сечение, подобное изображенному на рис. 19.2(г).

Однако с развитием бетона как несущие конструкции, так и ленточные фундаменты более или менее устарели, за исключением небольших малонагруженных жилых зданий.Он также известен как непрерывный фундамент или фундамент стены.

ii. Изолированное основание:

Рассеянный фундамент, обеспечиваемый колоннам каркасной конструкции, называется изолированным фундаментом, фундаментом колонны или фундаментом подушки. Фундаменты квадратных колонн, показанные на рис. 19.2 (а), являются наиболее экономичными, но ограничения пространства между соседними колоннами в определенном направлении могут потребовать фундаментов прямоугольных колонн, показанных на рис. 19.2 (б). Круглый фундамент, показанный на рис. 19.2 (с), не распространен и может использоваться для круглых колонн, так как строительство опалубки и бетонирование для них могут быть более сложными, чем для квадратных или прямоугольных фундаментов.

Комбинированный фундамент используется, когда фундаменты двух соседних колонн расположены слишком близко или перекрывают друг друга.

я. Прямоугольное основание:

Комбинированный фундамент чаще всего имеет прямоугольную форму, как показано на рис. 19.3 (а), для равных нагрузок на колонны.

ii. Трапецеидальное основание:

Для неравномерных нагрузок на колонны, трапециевидный фундамент, показанный на рис.19.3(b), можно использовать для обеспечения того, чтобы центр тяжести (ЦТ) нагрузок на колонну совпадал с ЦТ фундамента в плане.

iii. Основание ремня:

Для фундаментов, расположенных рядом с границами участка, используется ленточный фундамент, как показано на рис. 19.3(c), чтобы гарантировать, что край фундамента рядом с границей участка не выходит на соседнюю площадку. В этом случае фундамент рядом с границей участка (внешний фундамент) соединяется с фундаментом внутри участка (внутренний фундамент) с помощью ленточной балки.Ременная балка частично передает нагрузку от внешнего основания колонны на внутреннее основание за счет структурного действия.

Сплошной фундамент, перекрывающий всю площадь нагружаемого сооружения плитой, предусматривается, когда общая площадь всех оснований составляет более 50 % нагруженной площади. Сплошной фундамент, также называемый матовым, также предусмотрен для тяжелых конструкций, расположенных на сильно сжимаемых и слабых грунтах, простирающихся на большую глубину.План и разрез ростверка показаны на рис. 19.4.

Кольцевой фундамент иногда предусмотрен для большого резервуара для воды, его колонны соединены кольцевой балкой и опираются на кольцевую плиту, как показано на рис. 19.5.

Если на небольшой глубине имеется хороший несущий слой почвы или камня, первым выбором будет мелкозаглубленный фундамент, поскольку он более экономичен и всегда предпочтительнее глубокого фундамента.

Ниже перечислены преимущества мелкозаглубленных фундаментов по сравнению с глубокими:

i Неглубокие фундаменты обычно более экономичны, чем глубокие фундаменты, и предпочтительнее, когда слой грунта разумной прочности без чрезмерной сжимаемости доступен на небольшой глубине ниже уровня земли (GL).

ii. Строительство мелкозаглубленных фундаментов простое, так как глубина закладки фундамента меньше.

III.Оборудование, необходимое для строительства мелкозаглубленных фундаментов, простое и менее затратное.

ив. Неглубокие фундаменты могут быть построены за короткое время, что еще больше поможет снизить затраты на аренду оборудования и рабочую силу.

v. Объем исследования грунта, необходимый для мелкозаглубленных фундаментов, меньше, потому что баллон давления простирается на меньшую глубину по сравнению с глубокими фундаментами. Существует также меньшая неопределенность в прогнозировании поведения мелкозаглубленных фундаментов и поддерживающего грунта.Для глубоких фундаментов, поскольку глубина вовлеченного грунта больше, неопределенность также больше.

vi Строительство мелкозаглубленных фундаментов вызовет меньшее воздействие на геоповерхность и, следовательно, на окружающую среду и экологию.

Осадка мелкозаглубленных фундаментов может быть больше и требует тщательного рассмотрения. В противном случае конструкция может получить повреждения или выйти из строя. В случае глубоких фундаментов, при переходе к твердому слою, осадка фундамента и, следовательно, конструкции может быть меньше.

Глубокий фундамент принимается только в том случае, если мелкозаглубленный фундамент не может быть предусмотрен. Глубокий фундамент предпочтительнее, когда грунт на поверхности слабый или сильно сжимаемый и простирается на большую глубину от поверхности земли, а стоимость улучшения грунта вместе с мелкозаглубленным фундаментом больше, чем у глубокого фундамента.

Применение искусственных нейронных сетей для прогнозирования несущей способности мелкозаглубленных фундаментов на массивах горных пород

В этом исследовании искусственная нейронная сеть для прогнозирования несущей способности мелкозаглубленных фундаментов на массивах горных пород разрабатывается с использованием утилит компьютерного программного обеспечения Matlab (Mathworks Inc.2019а). Данные, используемые для построения и калибровки модели, получены из серии из 2762 численных симуляций задачи с использованием программного обеспечения FLAC на основе конечных разностей, изменяющих различные параметры, влияющие на поведение модели.

Выбор входных и выходных данных

В этом конкретном случае, как и в большинстве случаев в геотехнической инженерии, выбор параметров для нейронной сети основан на знании физической проблемы, лежащей в основе поведения системы.

Основными параметрами, определяющими несущую способность мелкозаглубленного основания на массив горных пород, являются: три параметра, характеризующие массив горных пород как тип породы ( м ₀ ), прочность на одноосное сжатие (UCS) и показатель геологической прочности (GSI ) и ширину фундамента ( B ). Однако, как указано ранее в таблице 2, существуют также некоторые другие дополнительные параметры, влияющие на результаты, которые позволяют расширить ограничения аналитических и эмпирических формулировок и также рассматриваются как входные данные: дилатансия на поверхности разрушения (присваивается значение 0, когда дилатансия угол равен ψ  = 0 и 1 для ψ  =  ρ ), двумерная или осесимметричная задача (присвоение значений 0 и 1 соответственно), грубый или неровный контакт фундамент-скальная порода (присваивание значений 0 и 1 соответственно), и невесомая или самовзвешенная горная масса (присваивая значения 0 и 1 соответственно).

Таким образом, общее количество входных данных равно 8, а несущая способность фундамента является единственной выходной переменной.

Разделение данных и статистический анализ

Одной из основных проблем при создании нейронной сети является обучение сети до определенного момента, прежде чем она потеряет способность к точным прогнозам с другим набором входных данных. Эта ситуация известна как чрезмерная подгонка, и ее можно избежать, если обучение и проверка возможностей прогнозирования разрабатываются одновременно с использованием разных подмножеств входных данных.

Общее количество доступных входных данных разделено на три набора: обучение, тестирование и проверка. При использовании этого разделения допускается перекрестная проверка или сеть, как это было предложено Стоуном (1974). Обучающий набор используется для корректировки веса узлов сети, а тестовый набор используется для проверки производительности модели на разных этапах процесса обучения и определения момента остановки, чтобы избежать переобучения. Набор проверки позволяет провести независимую проверку сети, когда процесс обучения завершен и уже определены различные веса каждого соединения.Процент входных данных, назначенных каждому набору, составляет (75-15-15), что означает, что 75% назначено обучающему набору (1658 случаев), 15% — тестовому набору (332 случая) и 15% — проверочному набору. комплект (332 ящика).

Вышеупомянутое подразделение должно статистически представлять всю совокупность ресурсов (согласно Masters 1993). Затем статистические свойства различных подмножеств (например, среднее значение, стандартное отклонение и диапазон) должны совпадать со свойствами полного набора. Следовательно, все паттерны, содержащиеся в исходном наборе входных данных, должны быть воспроизведены в каждом из подмножеств.Поскольку деление выполняется случайным образом, применяется итеративный процесс до тех пор, пока не будет достигнута группа обучающих, тестовых и проверочных наборов, соответствующих статистическим свойствам.

Рассматриваемые статистические свойства: среднее значение, стандартное отклонение, минимум, максимум и диапазон, предложенные Shahin et al. (2004б). В таблице 3 показаны результаты, полученные для различных входных параметров. Ясно, что, поскольку входная совокупность велика, нет проблем со статистическим сопоставлением различных подмножеств.

Достоверность сети ограничена диапазоном параметров, включенных в обучающие данные. Следовательно, производительность лучше, когда не выполняется экстраполяция на этот диапазон.

Масштабирование данных

В большинстве ИНС входные параметры масштабируются до диапазона (0, 1) или (− 1, 1) перед обучением, чтобы устранить их размерность и обеспечить однородную обработку всех параметров во время обучения сети. , хорошо работающий, когда распределение данных более или менее однородно.Однако эта процедура масштабирования, используемая сама по себе, не дает хороших результатов в данном исследовании.

Одна из наиболее важных проблем, возникающих при построении сети, зависит от распределения выходных значений несущей способности ( P _h ) среди диапазона данных, который чрезвычайно сконцентрирован вокруг малых значений P _h (рис. 8а). Поскольку большинство значений P _h очень малы по сравнению со всем диапазоном, и даже глобальная ошибка аппроксимации ИНС была очень уменьшена, это создавало очень важные процентные ошибки для меньших значений при использовании только обычного масштабирования.

Различные этапы нормализации целевых данных масштабированные данные

Добавление логарифмического масштабирования (натуральный логарифм) к целям P _h перед обычным масштабированием (0, 1) решит проблему, поскольку оно обеспечивает более однородное распределение данных вместе с P _ч диапазон.Распределения данных без масштабирования, с использованием логарифмического масштабирования и конечного шага с одновременным применением логарифмического масштабирования и (0, 1) масштабирования показаны на рис. 8б, в соответственно. Важно отметить, что логарифмическое масштабирование применяется исключительно к выходным значениям P _h , а не к каким-либо другим входным значениям.

Определение сетевой архитектуры и внутренних параметров

Как указано в разд. 5, нейронная сеть представляет собой многослойный набор нейронов (входной слой-скрытые слои-выходной слой), связанных между собой входами из предыдущего слоя и выходами в следующий слой.В каждом нейроне входные данные преобразуются в выходные путем воздействия на них весами и смещениями и применения передаточной функции, которая изменяет их значения. Создание сети означает определение архитектуры модели (слои и нейроны) и ее обучение (веса и смещения).

Хотя входной и выходной слои предопределены изучаемой проблемой и предполагаемыми результатами, скрытые слои — нет. Архитектура модели требует выбора оптимального количества скрытых слоев в сети и определения оптимального количества нейронов в каждом слое.Определение сети включает в себя процесс определения множества сетей разной сложности и выбора оптимальной.

Не существует единой теории для получения оптимального количества слоев в сети, и эта задача выполняется методом проб и ошибок. Кроме того, один скрытый слой может успешно воспроизводить любую непрерывную функцию, как утверждают Hornik et al. (1989). Количество скрытых узлов (2 I  + 1) (что составляет I количество входов) с успехом используется в литературе по ИНС для геотехнических задач.

Сеть с одним скрытым уровнем пробуется с использованием нескольких узлов, начиная с 3 до максимум 25, с проверкой (2 I  + 1) = 17 ( I  = 8 количество входов), без улучшения достигается, как предложил Caudill (1988). Передаточные функции, используемые на каждом уровне для перехода от входа к выходу (см. раздел 5), также могут быть выбраны среди их множества. В модели с одним скрытым слоем были опробованы различные комбинации передаточных функций (сигмоидальная, гиперболическая тангенсная и линейная для выходного слоя), чтобы определить те из них, которые дают наиболее точные прогнозы.Наконец, для скрытых слоев используется сигмоидальная передаточная функция, а для выходных слоев — линейная.

Производительность сети в отношении количества узлов скрытого уровня оценивается с использованием в качестве показателей производительности коэффициента корреляции r, среднеквадратичной процентной ошибки, RMSPE, и средней абсолютной процентной ошибки, MAPE. Эти индикаторы выбраны потому, что их измерения ошибок являются относительными и выражаются в процентах, что позволяет их немедленную и прямую оценку.Выражение для каждого из них включено в Таблицу 4. Результаты для различных индексов показаны в Таблице 5.

Среднеквадратическая процентная ошибка в зависимости от количества скрытых узлов слоя 10

Средняя абсолютная ошибка в процентах в зависимости от количества узлов скрытого слоя

Структура оптимальной нейронной сети представлена ​​на рис.11, показывающий входной слой с 8 нейронами, скрытый слой с 7 нейронами и выходной слой с 1 нейроном.

Структура предлагаемой оптимальной нейронной сети

Веса и смещения сети подробно описаны в разд. 5.7.

Сравнение целей и прогнозов наложено на рис. 12а, где наблюдается очень хорошее совпадение. На рис.12б. В большинстве случаев ошибка составляет менее 10 %, никогда не достигая максимума в 20 %.

P _H Прогнозы _H ( A ) и гистограмма значений об ошибках ( B ) с использованием ANN с 7 скрытыми узлами

Участок предсказанного по сравнению с

Оптимизация модели

Оптимизация сети решается в процессе обучения или обучения, который может начаться после инициализации весов и смещений сети.Для этого требуется набор примеров правильного поведения сети (сетевые входы и целевые выходы для сравнения на последовательных этапах обучения).

Процесс обучения состоит из настройки значений весов и смещений сети для оптимизации производительности сети, которая проверяется с помощью функции производительности. Обучение нейронных сетей с прямой связью обычно использует алгоритм обратного распространения (Румелхарт и др., 1986), который включает в себя выполнение вычислений в обратном направлении по сети.{2}\)), хотя есть и другие варианты. На каждом этапе обучения вычисляется градиент производительности сети по отношению к весам сети. Процесс обучения остановится, когда будет достигнут один из критериев остановки, как описано в разд. 5.6.

К сети могут применяться различные алгоритмы обучения. Трудно заранее знать самый быстрый метод для данной проблемы, тогда метод проб и ошибок кажется подходящим критерием принятия решения. Среди алгоритмов в этом исследовании были опробованы квазиньютоновские алгоритмы, устойчивое обратное распространение, масштабированный сопряженный градиент и схемы оптимизации Левенберга-Марквардта, предложенные в качестве алгоритмов Matlab.Алгоритм Левенберга-Марквардта (Marquardt 1963) был выбран, поскольку он давал более быстрые и точные прогнозы в этой задаче. Как недостаток, он требует больше памяти, чем другие алгоритмы, но это не было ограничением в этой конкретной модели.

Критерии остановки

Различные критерии остановки используются для принятия решения о завершении обучения сети (Shahin et al. 2008). Используя встроенную в Matlab процедуру Левенберга-Марквардта, обучение останавливается при возникновении любого из следующих условий (MathWorks 2019b):

• Достигнуто максимальное количество шагов.

• Превышено максимальное количество времени.

• Функция производительности минимизирована до цели.

• Градиент производительности падает ниже установленного минимума.

• Импульс превышает предварительно установленный максимум.В этом алгоритме импульс не имеет постоянного значения, а уменьшается после каждого успешного шага от начального значения (0,01), стремясь к конечному значению 0 (в данном случае было достигнуто значение 1e−8). При использовании этой процедуры производительность всегда снижается.

• Производительность проверки увеличилась более чем в заранее установленное число раз с момента последнего снижения (при использовании проверки).

В этом исследовании входные данные разделены на подмножества обучения, тестирования и проверки, и могут использоваться критерии перекрестной проверки (Stone 1974). Это наиболее ценный критерий, позволяющий избежать переобучения (Смит, 1996). Из подмножеств обучения и тестирования производительность сети проверяется на каждом этапе и используется для корректировки весов соединения. Затем сеть проверяется с использованием подмножества независимой проверки, проверяя, улучшается ли производительность, как ожидалось, или, наоборот, ухудшается (что означает переобучение), и в этом случае обучение прекращается.Чтобы избежать ложных минимумов, обучение продолжается за несколько шагов до завершения процесса.

Эволюция производительности (среднеквадратическая ошибка) сети в процессе обучения показана на рис. 14a, а также градиент, импульс μ и проверки достоверности на рис. 14b. Оптимальная производительность была достигнута с 613 эпохами (итерациями), если только обучение не продолжалось еще 150 эпох, чтобы избежать ложных минимумов (как было обнаружено около эпохи 400, как видно на контрольном рисунке внизу).

Эволюция производительности в процессе обучения. a Изменение MSE с количеством эпох. b Эволюция переменных, участвующих в процессе обучения

Весовой анализ ИНС

Веса в ИНС представляют количество каждого входного сигнала, которое будет передано на выход. Матрица весов нейронной сети, полученная для исследуемого случая (таблица 6), может быть использована для оценки относительной важности различных входных переменных для выходной переменной.Относительная важность входных переменных рассчитывается с использованием алгоритма Гарсона (ГА) (Garson 1991), широко используемого в литературе по нейронным сетям. Алгоритм Гарсона использует для расчета абсолютное значение весов.

На рисунке 15 показана относительная важность различных входных данных с использованием алгоритма Гарсона. GA показывает более высокий вклад от м ₀ , UCS и GSI. Эти результаты будут подтверждены в следующем разделе, где будет проведено исследование чувствительности.

Относительная важность различных входных переменных для выходной переменной

Проверка модели и показатели эффективности

пределы, определяемые обучающими данными, и, с другой стороны, его надежность в широком диапазоне условий (Шахин и др., 2008).

Простейшая мера производительности определяется использованием уже введенных статистических параметров, таких как коэффициент корреляции r , среднеквадратическая процентная ошибка RMSPE и средняя абсолютная процентная ошибка MAPE.Этот анализ был прокомментирован в предыдущем разделе и здесь не повторяется.

Однако валидация только по производительности приводит к тому, что сеть может давать точные прогнозы при использовании ситуаций, аналогичных обучающим данным, но может быть ненадежной в других условиях. Шахин и др. (2005c) предложили провести анализ чувствительности, чтобы проверить изменения выходных данных при изменении входных данных. Затем анализируется надежность модели, исследуя, насколько хорошо прогнозы модели согласуются с известными лежащими в их основе физическими процессами, то есть изменения прогнозируемой несущей способности мелкозаглубленных фундаментов на массивах горных пород при изменении различных параметров должны согласовываться с тем, что ожидается от опыта и других аналитических и численных методологий.

Анализ чувствительности исследует реакцию нейронной сети на набор гипотетических входных данных, сгенерированных в диапазоне минимальных и максимальных данных, используемых для обучения модели. Одна переменная за раз изменяется в этих диапазонах, в то время как все остальные фиксируются на определенном выбранном значении. Процесс повторяется для каждой переменной, и с помощью этой процедуры генерируются различные наборы синтетических входных данных.

Параметр UCS выбран в качестве эталона для всего анализа, поскольку он является одним из наиболее влияющих параметров на реакцию фундамента, и его влияние ясно известно из аналитической формулировки, которая предсказывает, что несущая способность увеличивается пропорционально UCS ( Серрано и др.2000).

Вариация результатов с м ₀ и GSI по сравнению с UCS показана на рис. 16 для случая нулевой дилатансии (рис. 16a, c) и связанной с ней дилатансии (рис. 16b, d) при сохранении других параметров постоянными. . Это показывает, что несущая способность сильно зависит от прочности на сжатие породы UCS, увеличиваясь почти линейно по мере увеличения UCS. Рост несущей способности при ПСК становится более выраженным при большем значении параметров m ₀ (рис.16a) и GSI (рис. 16c), являясь результатом гораздо более чувствительного к изменению GSI, чем m ₀ , как сообщалось в предыдущих исследованиях (Серрано и Олалла, 1994; Серрано и др., 2000; Мерифилд и др. 2006; Саада и др., 2008). Результаты, представленные для случая нулевой дилатансии (рис. 16b, d), показывают значительное снижение несущей способности по сравнению с соответствующим случаем дилатансии (рис. 16a, c). Снижение более существенно для м ₀ (рис. 16б), достигая 37% сокращения для м ₀  = 32, в то время как для GSI (рис.16d) снижение составляет около 24% для GSI = 85. Эти результаты согласуются с литературными данными (Alencar et al. 2019).

Изменение несущей способности P _h . Соотношение между м ₀ и UCS для связанных ( a ) и нулевой дилатансии ( b ) случаев. Соотношение между GSI и UCS для связанного ( c ) и случая нулевой дилатансии ( d ). Коды переменных: dilat: дилатансия, Sh: форма, Rg: шероховатость, Wh: собственный вес

Влияние B и собственного веса представлено на рис.17, так как они тесно связаны. Они получены для эталонного случая: м ₀  = 12, GSI = 10, связанная дилатансия, 2D-случай, шероховатый контакт. При рассмотрении невесомой породы (рис. 17а) не видно различий в результатах для разных значений B , как и ожидалось при аналитическом решении задачи. Если ввести собственный вес (рис. 17b), появляется значительное изменение результатов, более очевидное для больших значений UCS, что доказывает важное влияние B для выбранного случая (оно меньше для более высоких значений GSI).

Изменение несущей способности P _h соотношение между B (м) и UCS для невесомой ( a ) и самоутяжеленной породы ( b ) для исходного случая м ₀  = 12, GSI = 10, Дилат = 1, Sh = 0, Rg = 1.Соотношение. Коды переменных: dilat: дилатансия, Sh: форма, Rg: шероховатость, Wh: собственный вес

Цифры Al показывают согласованное и плавное изменение параметров, доказывая, что нейронная сеть предлагает устойчивый ответ во входной области, где она была обученный.

Влияние различных гипотез на модель (дилатансии, формы, шероховатости и собственного веса) представлено на рис. 18, где в качестве эталона выбрано промежуточное значение параметров ( м ₀  = 10 , B  = 11 м, GSI = 50), а каждый из остальных изменяется между 0 и 1 поочередно, чтобы устранить его влияние на результаты. В целом, начиная с двумерного случая, с ассоциированной дилатансией, грубым контактом и невесомой породой (Dilat = 1, Sh = 0, R  = 1, Wh = 0), на рисунке видно значительное уменьшение P _h , когда дилатансия становится нулевой, как и следовало ожидать.Меньшее снижение достигается при изменении контакта с шероховатого типа на тип шероховатости, поскольку шероховатая поверхность раздела придает жесткость породе под фундаментом, и при учете собственного веса породы наблюдается лишь небольшое увеличение, показывающее необходимое приращение работы. сдвинуть клин неудачи. Напротив, существенное увеличение P _h появляется при рассмотрении осесимметричного основания вместо двумерного, что согласуется с известным в геотехнике фактом, что несущая способность меньше в двумерном, поскольку показывают теоретические результаты.Все результаты согласуются с предыдущими исследованиями по этому вопросу (Аленкар и др., 2019).

Изменение несущей способности P _h при различных предположениях в модели для базового случая: м ₀  =  10, B  6 G 9066 50

Предыдущие результаты подтверждают, что оптимальная сеть работает хорошо и может быть успешно использована для когерентного прогнозирования несущей способности мелкозаглубленных фундаментов на массивах горных пород.