Fundament (inżynieria) - Foundation (engineering)

W inżynierii fundament jest elementem konstrukcji, który łączy go z gruntem, przenosząc obciążenia z konstrukcji na grunt. Fundamenty są ogólnie uważane za płytkie lub głębokie . Fundamentowanie to zastosowanie mechaniki gruntu i mechaniki skał ( geotechnika ) w projektowaniu elementów fundamentowych konstrukcji.

Cel, powód

Fundamenty zapewniają stabilność konstrukcji od podłoża:

  • Aby rozłożyć ciężar konstrukcji na dużej powierzchni, aby uniknąć przeciążenia podłoża gruntowego (prawdopodobnie powodującego nierównomierne osiadanie).
  • Aby zakotwiczyć konstrukcję przed siłami naturalnymi, w tym trzęsieniami ziemi, powodziami, falami mrozu, tornadami i wiatrem.
  • Aby zapewnić równą powierzchnię do budowy.
  • Aby zakotwiczyć konstrukcję głęboko w ziemi, zwiększając jej stabilność i zapobiegając przeciążeniom.
  • Aby zapobiec bocznym ruchom podpieranej konstrukcji (w niektórych przypadkach).

Wymagania dobrego fundamentu

Projekt i budowa dobrze działającego fundamentu musi spełniać kilka podstawowych wymagań:

  • Projekt i konstrukcja fundamentu jest wykonana w taki sposób, aby mogła wytrzymać, a także przenosić na grunt martwe i przyłożone obciążenia. Przeniesienie to musi być przeprowadzone bez jakiejkolwiek formy osiadania, które może skutkować jakimikolwiek problemami ze stabilnością konstrukcji.
  • Osiadania różnicowe można uniknąć dzięki sztywnej podstawie fundamentu. Problemy te są bardziej widoczne na obszarach, gdzie nakładające się obciążenia nie mają jednorodnego charakteru.
  • W zależności od gleby i obszaru zaleca się głębsze fundamenty, aby mogły chronić wszelkie formy uszkodzeń lub niepokoju. Są one spowodowane głównie problemem kurczenia się i pęcznienia pod wpływem zmian temperatury.
  • Lokalizacja wybranego fundamentu musi być obszarem, na który nie mają wpływu przyszłe prace lub czynniki.

Typy historyczne

Najprostszy podkład, walec. Łotewski skansen etnograficzny

Earthfast lub post w budownictwie ziemnym

Budynki i budowle mają długą historię budowania z drewna stykającego się z gruntem. Słupek w konstrukcji naziemnej może technicznie nie mieć fundamentu. Na miękkim lub mokrym podłożu, nawet pod ścianami kamiennymi lub murowanymi, stosowano drewniane pale . W budownictwie morskim i budowie mostów krzyżowanie się belek drewnianych lub stalowych belek w betonie nazywa się rusztem.

Wałki

Być może najprostszym fundamentem jest padstone, pojedynczy kamień, który zarówno rozkłada ciężar na ziemi, jak i podnosi drewno z ziemi. Kamienie siodełkowe to specyficzny rodzaj padstonów.

Kamienne fundamenty

Suchy kamień i kamienie układane w zaprawie do budowy fundamentów są powszechne w wielu częściach świata. Kamienne fundamenty układane na sucho mogły zostać pomalowane zaprawą po zakończeniu budowy. Czasami górny, widoczny pokład kamienia to ciosane, wydobywane kamienie. Oprócz zaprawy murarskiej do gabionu można również włożyć kamienie . Jedną wadą jest to, że przy użyciu zwykłych stalowych prętów zbrojeniowych gabion będzie trwał znacznie krócej niż przy użyciu zaprawy (z powodu rdzewienia). Zastosowanie odpornych na warunki atmosferyczne prętów zbrojeniowych może nieco zmniejszyć tę wadę.

Fundamenty wykopów gruzowych

Fundamenty wykopów gruzowych to płytkie wykopy wypełnione gruzem lub kamieniami. Fundamenty te rozciągają się poniżej linii mrozu i mogą mieć rurę drenażową, która pomaga odprowadzać wodę gruntową. Nadają się do gleb o pojemności powyżej 10 ton/m 2 (2000 funtów na stopę kwadratową).

Galeria typów płytkich fundamentów

Nowoczesne typy

Płytkie fundamenty

Przykład płytkiej konstrukcji fundamentowej

Często nazywane stopami fundamentowymi , są zwykle osadzone na około metr lub więcej w glebie . Jednym z powszechnych typów są stopy fundamentowe, które składają się z pasów lub podkładek z betonu (lub innych materiałów), które rozciągają się poniżej linii przemarzania i przenoszą ciężar ze ścian i słupów na grunt lub podłoże skalne .

Innym powszechnym typem płytkiego fundamentu jest fundament typu płyta na poziomie, w którym ciężar konstrukcji jest przenoszony na grunt przez płytę betonową umieszczoną na powierzchni. Fundamenty płytowe mogą być wzmocnionymi płytami matowymi o grubości od 25 cm do kilku metrów, w zależności od wielkości budynku, lub płytami kablobetonowymi, które zwykle mają co najmniej 20 cm w przypadku domów, a grubsze w przypadku cięższych Struktury.

Głębokie fundamenty

Służy do przenoszenia obciążenia konstrukcji w dół przez górną słabą warstwę wierzchniej warstwy gleby na silniejszą warstwę podłoża poniżej. Istnieją różne rodzaje głębokich fundamentów, w tym pale wbijane, wiercone szyby, kesony , pale śrubowe, geopierniki i kolumny stabilizowane gruntem. Konwencje nazewnictwa dla różnych typów podstaw różnią się między różnymi inżynierami. Historycznie stosy były drewniane , później stalowe , żelbetowe i strunobetonowe .

Fundament jednopalcowy

Rodzaj głębokiego fundamentu, w którym wykorzystuje się pojedynczy element konstrukcyjny o dużej średnicy osadzony w ziemi, aby wytrzymać wszystkie obciążenia (ciężar, wiatr itp.) dużej konstrukcji naziemnej.

Wiele fundamentów jednopalowych zostało wykorzystanych w ostatnich latach do ekonomicznej budowy przybrzeżnych farm wiatrowych o stałym dnie w płytkich lokalizacjach podmorskich . Na przykład w 2008 r. uruchomiono pojedynczą farmę wiatrową u wybrzeży Anglii z ponad 100 turbinami, z których każda zamontowana była na jednopiętrowej podstawie o średnicy 4,74 m, na głębokościach oceanu do 16 m wody.


Projekt

Nieodpowiednie fundamenty w błotnistych glebach poniżej poziomu morza spowodowały, że te domy w Holandii opadły .

Fundamenty są projektowane tak, aby miały odpowiednią nośność w zależności od rodzaju podłoża/skały podtrzymującej fundament przez inżyniera geotechnika , a sama podstawa może być zaprojektowana konstrukcyjnie przez inżyniera budownictwa . Podstawowymi zagadnieniami projektowymi są osiadanie i nośność . Rozważając osiadanie, zwykle bierze się pod uwagę osiadanie całkowite i osiadanie różnicowe. Osiadanie różnicowe ma miejsce, gdy jedna część fundamentu osiada bardziej niż inna. Może to powodować problemy w konstrukcji, którą wspiera fundament. Problemy mogą również powodować ekspansywne gleby gliniaste .

Zobacz też

Bibliografia

Zewnętrzne linki