Армирование подошвы ленточного фундамента — Всё о бетоне

От самого процесса закладки будет зависеть крепость строения. Вся нагрузка от стен, кровли перекладывается на фундамент.

Ленточный может быть использован как для возведения малоэтажных легких построек, так и для постройки больших капитальных домов с цокольным этажом или подвалом.

Наиболее распространенным является ленточный фундамент,он часто используется при строительстве частных малоэтажных зданий. Технологическое устройство довольно простое, но занимает определенное количество времени, труда и расходных строительных материалов. В основном он укрепляется металлической арматурой. Такой фундамент представляет собой железобетонную конструкцию, расположенную по всему периметру дома, под всеми внутренними стенами. При ее укладке стараются сохранить ширину и глубину на всей протяженности, для усиления воздействия оказываемым нагрузкам используют армирование такой конструкции.

Наиболее часто возводится железобетонный монолитный.

Он используется под постройку стен из бетона, камня, кирпича, газобетона. Его устройство и армирование также необходимо при строительстве гаража, подвального помещения.

Устройство основания

Для правильного функционирования такого ленточного фундамента достаточно заложить его на 0,2 м ниже глубины замерзания почвы в данном районе. Закладывать его ниже 0,5-0,7 м нецелесообразно.

В зависимости от глубины залегания их можно разделить на два вида:

Схема глубокозаглубленного ленточного фундамента.

1. Мелкозаглубленный. Он применяется при строительстве каркасных домов и маленьких каменных домов.
2. Глубокозаглубленный. Он закладываются под каменные дома с монолитными бетонными перекрытиями или в дома, где планируется обустройство подвалов или цокольных этажей. На его строительство идет гораздо больше материала, чем на мелкозаглубленный.

К процессу армирования следует отнестись со всей ответственностью, так как фундамент испытывает большие нагрузки при пучении замерзающих почв и одновременное воздействие тяжести всего дома (кровля со снеговым покрытием, стены и прочее). Наибольшую нагрузку испытывает верхняя часть.

Армирование происходит по верхней и нижней части: нижняя часть подвергается сжатию, а верхняя растяжению. При высоте более 150 мм необходимо устанавливать поперечные и вертикальные стержни. Армирование происходит горячекаленной арматурой диаметром от 6 до 8-го. Прутья арматуры следует накладывать внахлест, чтобы они наслаивались друг на друга. Соединяют поперечное армирование с продольным специальным хомутом. Продольная арматура должна располагаться внутри сборного каркаса.

Схема армирования ленточного фундамента.

Связывание арматуры предотвращает распространение трещин по фундаменту. Распределение арматуры регулируются строительными стандартами СНиП, в которых указано, что расстояние между вертикальными стержнями рассчитывается исходя из наполнителя бетона и способа его укладки, оно должно быть не меньше самого диаметра арматуры и не меньше 0,25 см. Также указаны нормы для укладки и продольных стержней арматуры: расстояние между ними не должно быть меньше двойного диаметра, но не более 4 см. Диаметр рабочей арматуры колеблется в пределах 10-22 мм, а вспомогательной арматуры 4-10 мм.

Способы соединения арматурных частей

Для крепления используется вязальная проволока, поскольку при сварке основные характеристики, ради которых арматура применяется в строительстве (крепость и надежность), теряются. Сваривать арматуру можно только с маркировкой буквой С.

Очередность укладки

1. Первым делом следует вбить пруты небольшого диаметра на расстоянии около 50-80 см друг от друга. По высоте вбитые прутья должны быть не выше опалубки.
2. На эти вбитые пруты навязать два горизонтальных пояса: верхний и нижний.
3. Для равномерного распределения собираемых частей очень часто применяются строительные кирпичи.
4. Должен получиться жесткий и надежный каркас.
5. При сборке каркаса не следует забывать и про вентиляцию подпольного пространства или подвала.

Особенности монтажа

Схема опалубки

При сборке опалубки следует пристальное внимание обратить на то, чтобы арматура не соприкасалась с землей (грунтом), поскольку это ускорит процесс ее разрушения ржавчиной.Слой бетона, защищающий армирование, должен быть не меньше 5-8 см.

Особого внимания заслуживает монтаж углов здания: их недостаточно сделать простым перекрестием. Углы следует выполнять из арматуры класса не ниже A3 специальными углами. Загнутые углы арматуры должны заходить на другую сторону как минимум на 50-70 см. Пруты арматуры, находящиеся во внутренних частях углов должны соприкасаться с частями наружной части арматуры, иначе не будет достигнута цель, ради которой усиливается фундамент, – его крепость.

Таким же образом армируются декоративных части фундамента (эркер) и Т-образные примыкания элементов. В углах наблюдается особая нагрузка. Выполнить правильную сборку каркаса очень важно для предотвращения отколов и трещин.

В этих местах устанавливают дополнительные крепления. Их присоединяют П-образным креплениями или Г-образными. Существуют научно рассчитанные и практически отработанные нормы угловых креплений: соединять не реже 25-ти сантиметров. По основному периметру крепят хомутами в 2 раза реже.

Чтобы правильно рассчитать объем необходимого бетонного раствора, потребуется узнать все 3 величины: длину, ширину и глубину. Они поочередно перемножаются. Таким образом становиться известен объем требуемого бетона.

Преимущества и недостатки

Ленточный фундамент применяют при строительстве легких домов, домов из бревен, бань и прочих легких построек.

Главным преимуществом является возможность его стройки круглый год. Но существуют и недостатки: требуется весьма точно соблюдение технологий при строительстве.

Фундаменты с опорными подошвами применяются на различных видах грунта. Очень удобно и практично применять их на зыбких или торфяных грунтах. Для домов средних размеров достаточно будет установить до 10 таких подошв. Но крайне важно разместить их ниже границы промерзания грунта на 20-30 см.

Подошвы армируются таким же способом, как укрепляются сами основания.

Фундамент нельзя оставлять открытым на весь период воздействия холодов. Его необходимо защитить от воздействия атмосферных осадков с помощью каких-либо средств: накрыть пленкой, обработать гидроизолирующим раствором в 2 слоя (первый тонкий слой выступает в качестве пропитки, второй выполняет уже защитную функцию).

Первым и очень важным делом в строительстве нового дома является грамотное и правильное устройство фундамента, от его крепости и надежности зависит и срок службы самого дома.

Армирование ленточного фундамента – основа прочности здания

Правильно построенный фундамент – гарантия прочного, сухого, теплого дома. Из разновидностей фундаментов ленточный средний по затратам материалов и трудоемкости. Использованный арматурный каркас делает из бетонной ленты жесткую раму, выдерживающую значительные нагрузки от стен, перекрытий, кровли, внутреннего наполнения дома.

Для чего нужно армировать ленточный фундамент?

Особенностью мелкозаглубленного облегченного ленточного фундамента является обязательность его армирования. Известно, что бетонные изделия очень прочные на сжатие, менее прочные на сдвиг, и малопрочные на изгиб и разрыв. Компенсируют такие недостатки бетона традиционным способом – созданием композитного материала, в котором одно вещество прекрасно работает на сжатие, а другое – на разрыв. Хорошо сжимаемое вещество дополняют волокнами или стержнями из материала плохо рвущегося и получают новый материал, свойства которого расчетом можно изменять в больших пределах.

Поэтому тонкий слой бетона, известного людям уже более 3 тыс. лет только в XIX веке придумали упрочнить стальной сеткой. Хотя строители знали, что хорошо разрывающаяся глина прекрасно армируется прочной на разрыв соломой.

В случаях, когда на участке неоднородные грунты, армирование ленточного фундамента обеспечит жесткость его рамной конструкции, берущей на себя всю нагрузку от здания и равномерно ее распределяющую.

Общая высота ленточного фундамента обычно от 0,7 – 0,8 м до 1,5 м при ширине от 0,3 до 0,5 м. При длине стены здания от 7 – 10 м такая полоса бетона рассматривается как бетонная балка. Она будет работать на прогиб, когда ее края нагрузить значительно больше, чем середину или наоборот. Т. е. бетон будет нагружен изгибающими усилиями. Защитить балку от разрушения можно поместив в ее толщу в верхней и нижней части продольные стальные или композитные стержни с регулярной профилировкой поверхности. Они за счет профилировки воспримут на себя разрывающие усилия и не дадут растрескаться бетону.

Особенности конструкции армирующего каркаса

Ленточный фундамент фактически состоит из монолитных длинных балок, работающих на изгиб при неравномерных нагрузках сверху от элементов здания и неравномерных просадок снизу от разной плотности грунта.

Поэтому и армируются они в двух зонах балки:

• сверху, под защитным слоем из бетона – от нагрузок на концах балки, когда середина находится на опоре;
• снизу, чуть выше нижнего защитного слоя – при нагрузке на середину полосы ленты и опорах под углами здания.

В схеме армирования ленточного фундамента несколько продольных стержней нижнего ряда удерживаются на определенном расстоянии от слоя стержней верхнего ряда вертикальными поперечными стержнями, идущими с шагом от 300 до 500 – 700 мм.

По ширине продольные пруты арматуры удерживаются горизонтальными поперечными стержнями, расположенными с тем же шагом, что и вертикальные.

Поперечные стержни арматуры предназначены:

• воспринимать поперечные усилия, прилагаемые к балке;
• ограничивать увеличение образовавшихся трещин;
• удерживать положение продольных стержней по требованиям чертежа;
• удерживать стержни от выпучивания в любую сторону.

Стержни связываются проволокой или свариваются в объемный каркас. Его высота и ширина меньше на удвоенную толщину защитного слоя бетона.

Основные функции защитного слоя бетона:

• сохранение арматуры от внешнего, в т. ч. и агрессивного воздействия, в основном, воды или водяного пара;
• передача нагрузок от бетона на арматуру;
• обеспечение анкеровки, т. е. «зацепляемости» арматуры в толще бетона;
• обеспечение стыка элементов арматуры;
• обеспечение стойкости арматуры в пламени пожара.

Обычно толщина защитного слоя от 25 – 30 мм до 50 – 60 мм.

Требования к арматуре для ленточного фундамента

В качестве продольной арматуры для мелкозаглубленных фундаментов используют стальную или композитную арматуру с профилированной поверхностью. Профили на стержнях обеспечивают передачу большей нагрузки от изгибающегося бетона на арматурный стержень, чем при гладкой поверхности стержня.

Обычно используют стержни диаметром от 10 до 16 – 18 мм.

Для поперечного армирования обычно берут гладкие стержни диаметром 6 – 8 мм.

Количество стержней, их диаметр, шаг арматуры при установке, толщину защитного слоя, способы и конструкции для армирования углов фундамента и мест пересечения с внутренними несущими стенами должен рассчитывать профессиональный строитель, имеющий высшее образование и практику в этом деле. Он же и отразит принятые решения в чертежах ленточного фундамента, в т. ч. и разработает схему армирования ленточного фундамента.

В СНиП 52-01-2003 по бетонным и железобетонным конструкциям в п. 5.3 изложены требования к арматуре как стальной, так и композитной.

Стальная арматура может быть гладкая и профилированная, горячекатаная, профилированная упрочненная термомеханически, холоднодеформированная, т. е. упрочненная механически без нагревания.

Правильное армирование углов ленточного фундамента

Угловые участки ленточного фундамента – зоны концентрации разнородных напряжений. Две сходящиеся под углом «балки» монолитной конструкции могут иметь в этой зоне нагрузки противоположного направления. Кроме того может быть разная по величине нагрузка от разных стен. На угол могут действовать напряжения растяжения от одной стены и сжатия от другой. Разнородные напряжения должна выдерживать каркасная конструкция угла. Для этого должно быть обеспечено сопряжение каркасов.

Поэтому армирование производится усилением арматурного каркаса как минимум в 2 раза. Для этого поступают следующим образом:

• арматурный продольный стержень первого каркаса, являющийся внутренним по отношению к наружной части фундамента пропускается вперед и загибается под прямым углом, так, чтобы отогнутая длина была не менее 50 диаметров стержня;
• стержень передвигается, пока он не примкнет к наружному стержню перпендикулярного второго арматурного каркаса, образуется первый нахлест;
• наружный стержень перпендикулярного второго каркаса тоже сгибается и подводится к наружному стержню первого каркаса, образуется второй нахлест;
• внутренний стержень второго каркаса сгибается, сгиб передвигается к наружному стержню первого каркаса и прикладывается ко второму нахлесту;
• первый и второй нахлесты и перекрест внутренних стержней перевязываются проволокой или свариваются, обвязываются (свариваются) и вертикальные и горизонтальные поперечные стержни.

Как вариант – наружные стержни не сгибаются, а гнется кусок арматуры в виде Г-образного хомута, оба конца которого перевязываются с обоими наружными стержнями.

Для стыковки балок для несущих внутренних стен с наружными балками вязку делают так, как указано на рисунках.

Идея та же, что и при армировании в углах – перевязка или сварка внутренних стержней с наружными или с добавочными элементами в виде Г- или П-образных элементов или петель из арматуры. Ни в коем случае не делать простое пересечение стержней.

Этапы строительства ленточного армированного фундамента

Этапы строительства такие:

• Выкапывание котлована или траншей. Глубина должна учитывать глубину тела фундамента и противопучинистой подушки.
• Разметка. (см. статью «Как разметить ленточный фундамент своими руками»).
• Засыпать в траншею песчаную подушку и утрамбовать ее, потом – щебневую.
• Установить и закрепить щиты опалубки. Уложить на дно и стены слой гидроизоляции в виде полиэтиленовой пленки.
• Связать и подготовить продольные куски арматурных каркасов. Установить их в опалубку и проверить равенство расстояний от опалубки до каркаса с обеих сторон. В качестве дистанционных элементов использовать заранее заготовленные бруски из бетона или специальные пластиковые стойки-«стульчики». Те же расстояния обеспечить и в нижней части каркаса. Куски кирпича не использовать.
• Правильно связать угловые части каркасов и места пересечения с несущими стенами.
• Проверить установку каркасов – защитные расстояния, высоту, горизонтальность, правильность и полноту увязки, и другие требования, изложенные в чертеже фундамента.
• Залить бетонный раствор одним заходом и тщательно провибрировать его. Выждать 10 – 15 дней и можно снимать опалубку.
• Основа дома будет готова на 10 – 15 день после заливки, ее можно понемногу нагружать строительством стен. Полная готовность будет на 28 – 30 день после окончания бетонирования.

Основные ошибки при армировании

Ошибок делается много и разных, но главные из них такие:

1. Для арматурного каркаса не делается защитный слой бетона или делается недостаточной толщины. Как дистанционные прокладки используются куски керамического или даже силикатного кирпича, хорошо пропускающие воду.
2. Не используется пленка для предотвращения вытекания жидкого цементного «молочка» через деревянную опалубку. Или большие щели в опалубке – через них тоже течет.
3. Нет гидроизоляции между подошвой и стенками ленточного фундамента – при высокой водопроницаемости бетона коррозия его разрушит за 10 – 15 лет, в т. ч. его будет «рвать» ржавеющая арматура.
4. Песчано-щебневая смесь под подошвой имеет крупный щебень и не закрыта сверху гидроизоляцией от бетона.
5. Бетон при заливке подается порциями через день или реже – получают две или три балки с независимым армированием. Интервалы – не более 1,5 – 2 часов.
6. Укладка стержней в углах с обычным поворотом

наружных и внутренних стержней или, что еще хуже с их простым перекрещиванием.

Армирование ленточного фундамента самостоятельно для загородного дома или коттеджа

Армирование ленточного фундамента своими руками сложно представить без предварительного ознакомления с полной картиной по возведению основы будущего загородного дома.

Ленточный фундамент зарекомендовал себя как один из самых надежных и в тоже время простых вариантов для постройки коттеджей, бань и подсобных помещений, независимо от типа почвы.

Армирование ленточного фундамента своими руками является неотъемлемой частью процесса создания железобетона, который в дальнейшем заливают по периметру дома. Целесообразность применения данного метода не оспорима, так как именно благодаря наличию металла в конструкции, основание выдерживает даже самые сложные проекты построек.

Армирование фундамента защитит ваш загородный дом от появления трещин и других дефектов, вызванных колебаниями почвы. Двойная сохранность вашего дома может гарантировать использование специального вибратора.

Перед тем как приступить к работам по армированию, уделите должное внимание расчетам, в которых важную роль играет ширина фундамента и толщина стен.

Количество необходимой арматуры определяется в зависимости от массы сооружения, однако на диаметр стержней это не влияет, чаще всего используют 10-16 мм прутья.

Итак, если вы уже определились с диаметром арматуры, можно посмотреть какое число прутьев содержится в одной тонне:

• 1 см- 1620 м;
• 1,2 см-1126 м;
• 1,4 см-826м;
• 1,6 см-633м;

Армирование необходимо делать 2-мя поясами в четыре стержня. Продольную арматуру размещают в пяти см от крайней точки основания с обеих сторон. Обязательно нужно оставить пространство в 25 см между поперечными стержнями. Места сцепления прутьев должны быть закреплены, для этого вы можете прибегнуть к сварочному методу или связать арматуру проволокой. Второй метод является более предпочтительным, так как сварка является затратным мероприятием, которое впоследствии может принести немало хлопот. Сварочные работы способны в значительной мере снизить показатели эффективность задействованных прутьев, так как в данном случае на стержни влияет высокая температура. В случае с вязкой вы сможете сэкономить своё время и средства, для выполнения работы вам понадобятся пассатижи или пистолет для вязки арматуры.

Технология армирования ленточного фундамента

Технология армирования ленточного фундамента требует аккуратной работы на всех этапах проведения операции. Итак, армирование основания происходит одновременно с установкой опалубки, либо после того как её уже монтировали на место. К слову под местом подразумевается заранее вырытая траншея, в которой аккуратными слоями выложен песок. Важно, чтобы внутренняя часть опалубки была защищена от влаги, которую выделяет бетон, в этом вам поможет пергамин, которые располагают на поверхности досок и закрепляют с помощью специального степлера. В большинстве источников сказано, что технология армирования ленточного фундамента предполагает снятие опалубки через 3 недели после завершения процедуры.

К этому времени у вас уже должна быть в наличии арматура в нужном количестве, вычисляется оно исходя из общей нагрузки на фундамент.

чем больше масса помещения, тем более плотными и тяжелыми должны быть прутья.

Далее наша задача состоит в том, чтобы создать объемный металлический каркас из стержней во внутри всей траншеи. Можно представить себе будущую модель каркаса, это прямоугольники, которые связаны в угловой части постройки. К вертикальным стальным прутам, расположенным внутри котлована, вяжутся горизонтальные стержни. Расстояние между вертикальными прутьями арматуры должно быть не менее двух метров. Вся арматура должна быть уложена таким образом, чтобы до края фундамента оставалось 5 см. Теперь осталось ещё раз посмотреть, хорошо ли мы закрепили прутья в местах пересечения.

Что же делать, если ваша арматура не дотягивается до наружной поверхности основания? Все очень просто, обычно в таких случаях на ребро фундамента кладут кирпичи, а уже сверху размещаются стержни. Даже если ваша арматура позволяет обойтись без укладки кирпичей, обратите внимание, что стержни, все же должны располагаться несколько выше дна траншеи, а потому каркас необходимо поднять выше низа котлована хотя бы на 10 см.

Следующий этап работ связан с обустройством отверстий для вентиляции и прочих отводов, после чего мы приступаем к заливке фундамента. Для этого нам подойдет бетон, маркированный обозначениями 200 М и 300 М. Однако перед тем как произвести операцию, на опалубку натягивается леска, которая будет показывать верхнюю границу заливки. Количество бетона необходимого для участка, отведенного под строительство, рассчитывается исходя из ширины, высоты и длины ленты фундамента. В большинстве случаев используются стандартные значения ширины от 20 до 40 см. Высоту мы получим, если просуммируем глубину, которая обычно равна 1, 5 м и выступающую над землей часть, чаще всего это 40-50 см. Длина находится исходя из следующих данных: периметр, выступающая часть и высота.

после проведения всех описанных выше операций, необходимо провести гидроизоляцию с помощью рубероида и мастик, также можно использовать смолу или пенетрон, а затем засыпать пазухи основания песком. Подумать об отоплении загородного дома также можно уже на данном этапе строительства.

Способы армирования ленточного фундамента

Из всех способов армирования ленточного фундамента опытные строители предпочитают ручную вязку. В первую очередь, используя данный метод, вам не придется покупать новый инструмент, что уже на данном этапе позволит вам сократить расходы на постройку сооружения. В свою очередь способы армирования ленточного фундамента методом вязки делятся на виды, в зависимости от того как именно будет проходить процедура, однако все они начинаются с того, что первая петля накидывается на спиральные канавки.

Вязка с помощью проволоки. Очень простой метод, для которого вам понадобится 180-200 мм согнутой пополам проволоки (в расчете на 12 мм арматуру). Охват скрепляемых деталей должен быть сделан так, чтобы концы с обеих сторон были не менее 3-5 см. Придерживая эти концы, постарайтесь завести крючок для вязки в петельку, а далее вращайте проволоку, пока она не свернется.

Способ соединения стержней с помощью скрепок. Эти небольшие, но очень полезные изделия, вы можете приобрести в любом строительном магазине. Способ соединения скрепками значительно упрощает работу со стержнями в труднодоступных местах. Принцип крепления очень прост, зацепляясь за один прутик, другим концом скрепка охватывает другой стержень и сближает их.

Соединения внахлест. Этот тип соединения используют для того, чтобы удлинить арматурный каркас, в том числе в местах, где располагаются узловые точки стенок основания. Нахлест в длину должен быть не менее 30 диаметров прутьев, это значит, что, к примеру, если диаметр вашей арматуры равен 1 см, необходимая длина будет 30 см.

Сгибание стержней. Для этого нам понадобиться изготовить небольшое приспособление, для этого нам необходимо взять 2 стальные трубы, с диаметром в 1,5-2 см, которые будут достигать 80-100 см в длину. Сначала возьмем короткую трубу и прорежем в ней 2 одинаковых паза, глубина которых будет не менее 5 см, а расстояние между отверстиями должно быть 14-16 мм. Далее необходимо загнуть прорезанные части в соответствии с радиусом и что ещё немало важно, под прямым углом. Задачу вам облегчит использование паяльной лампы, которая может сойти за отличный упор, во время сгиба. Итак после того как труба закреплена на подходящем основании, вставляем один кончик прутика в короткую трубу, а другой стороной засовываем его в длинную, сгибаем.

Правильное армирование углов ленточного фундамента

Тема правильного армирования углов ленточного фундамента заслуживает отдельного пункта в нашей статье, так как именно от этой операции зависит надежность эксплуатации будущего коттеджа. Так уж вышло, что максимальная нагрузка ложится именно на углы постройки, однако правильное армирование углов ленточного фундамента обезопасит ваш дом от появления деформации. В надлежащем виде картина должна представлять собой арматуру, первый конец которой уходит в одну сторону, а второй упирается в другую стену. Для соединения прутьев, как и говорилось ранее, лучше всего использовать проволоку. Это особенно актуально, если учесть, что далеко не все виды прутьев изготовлены из материала, к которому можно применить сварочным методом вязки. Эксперты утверждают, что сварка чревата появлением некоторой непрочности в области швов, а также она делает прут более тонким.

Ни в коем случае нельзя армировать углы простым перекрестием, обязательно соединение прутьев нахлестом, длина которого будет не менее 5 см, при диаметре в 12 мм. Чаще всего это делают методом нахлеста и лапка, а иногда с помощью Г-образного хомута.

Армирование подошвы ленточного фундамента

Армирование подошвы ленточного фундамента начинается с обустройства самой подошвы, которая должна быть заглублена до кровли устойчивого слоя. Вообще вокруг определения места для подошвы крутится много разговоров, некоторые полагают, что самое лучшее место для неё третий слой от поверхности. Одно известно точно, если выбор падет на верхний слой, то в будущем вам наверняка придется развивать подошву дальше и укреплять нижние слои.

Плюсом армирования подошвы ленточного фундамента, как и его постройку, можно считать тот факт, что производить операцию можно в любое время года, даже зимой. Однако очень важно определить характер почвы, с которой придется иметь дело, в этом вам помогут геологические и гидрогеологические условия. Грунт должен быть способным сопротивляться нагрузке будущего помещения. Обязательно надо учесть вероятность возникновения пучения почвы, в холодную пору, так это не редко приводит к разрушению основания. Заметим, что чаще всего пучат глинистые типы почвы, а вот крупнозернистые пески практически не имеют таких свойств. Это говорит о том, что если вам приходится иметь дело с глиняной местностью, то очень важно заложить подошву на глубину не меньшую уровня промерзания, а на крупнозернистой почве, такая глубина может быть уменьшена на 0,5-0,6 м.

Процесс армирования требует аккуратного подхода и отдельно внимания к углам фундамента. В местах стыка стен, опытные строители рекомендуют монтировать согнутые под углом стержни, однако обойтись в этом случае без создания стыков, то есть, в конечном счете, арматура не должна упираться в угол. Не забудьте сделать небольшое количество отверстий для вентиляции и приступайте к заливке бетоном.

Армирование мелкозаглубленного ленточного фундамента

Армирование мелкозаглубленного ленточного фундамента идеальный вариант для легких сооружений, вроде подсобных строений или деревянных домов. Многих порадует новость о том, что проведение процедуры возведения мелкозаглубленного ленточного фундамента вовсе не затратное мероприятие в сравнении с заглубленным аналогом. Примечателен и тот факт, что конструкция позволяет обзавестись маленьким подвалом. Однако стоит избежать строительства, в том случае если речь идет о чрезмернопучинистых грунтах.

Армирование мелкозаглубленного ленточного фундамента отличает малая глубина, работы проводятся выше грани промерзания почвы. Процедура армирования имеет подготовительный этап, в виде создания деревянной опалубки. Внутри опалубки, стены обязательно облачают в пергамин или толь, которые по завершению работ подлежат демонтажу.

Мелкозаглубленный ленточный фундамент армируют в два этапа. Для начала арматурой покрывают дно котлована, следующий слой прутьев надлежит выложить на сырой бетон, перед окончанием процедуры. Детали арматуры, в обязательном порядке нужно связать вязальной проволокой.

Мелкозаглубленный фундамент, также как и его аналог требует работ по созданию песчаной подушки. Это в значительной мере предохраняет конструкцию от деформации. Важно помнить о том, что конструкция такого рода обязательно должна быть заполнена до наступления холодов. Если строительство застопорилось, можно использовать временную теплоизоляцию. Утеплить фундамент можно с помощью соломы, шлаковаты, керамзита или опилок.

Ни в коем случае нельзя начинать работы по строительству с основания на промерзшей земле.

Специалисты рекомендуют улучшить качественные характеристики стен, а именно сделать их более жесткими использовав дополнительные соединения арматуры. Это поможет сохранить дом от проседания почвы, и как следствие надежно защитит его от разрушения.

Как производится армирование ленточного фундамента своими руками

Ленточный фундамент представляет собой сплошную бетонную опору, размещенную под всеми несущими стенами дома.

Конструкция подобных оснований достаточно проста.

Степень прочности, устойчивости к возникающим нагрузкам и несущая способность образуют оптимальное сочетание, позволяющее использовать ленточный тип фундамента в большинстве построек.

С некоторыми дополнениями этот вид способен служить на разных видах грунта и в относительно неблагоприятных геологических условиях.

Основным элементом конструкции является арматурный каркас, обеспечивающий прочность ленты и устойчивость к напряжениям.

Содержание статьи

Нужно ли армировать ленточный фундамент?

Бетон является специфическим материалом. Он способен без видимых последствий выдерживать значительное давление, но разнонаправленные, растягивающие нагрузки переносит с большим трудом.

Бетонный блок, являющийся монолитной отливкой без дополнительных усиливающих элементов, способен выдерживать только равномерную сдавливающую нагрузку.

Если усилие будет приложено в центральной части, а края блока окажутся зафиксированы, он переломится при относительно небольшой нагрузке. Использовать его в таком виде в качестве основания для строительного объекта невозможно.

Проблема решается с помощью армирующего каркаса, помещаемого внутрь блока перед отливкой.

Армирование ленточных оснований является необходимым и обязательным условием, предписываемым требованиями СНиП 52-01-2003. Регламентируются все рабочие моменты создания железобетонных конструкций — состав бетона, размеры и материал арматуры, тип конструкции каркаса, способ сборки и прочие вопросы.

Соблюдение норм СНиП обязательно для всех строителей, поскольку только таким образом можно обеспечить надежность постройки и безопасность людей.

Как работает арматура

Арматурные стержни способны переносить растягивающие нагрузки примерно в 10 раз больше, чем бетон. Будучи установленными внутрь отливки, они принимают на себя растягивающие нагрузки, не позволяя появиться трещинам, усиливая и укрепляя бетонную ленту.

Арматурный каркас представляет собой пространственную решетку, состоящую из несущих и вспомогательных стержней. Если сама лента в сечении представляет собой прямоугольник, то каркас в сечении образует подобную фигуру, но несколько уменьшенную.

Если на ленту воздействует изгибающая нагрузка, то начинают работать те стержни, которые расположены со стороны, противоположной точке приложения усилия. Они не позволяют ленте изменить форму, принимая на себя внешние воздействия.

ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ!

Для особо ответственных конструкций используют напрягаемые стержни, которые перед заливкой бетона натягиваются, а после затвердения массива освобождаются. Такие основания способны работать в сложных условиях, но для частного домостроения не используются.

Основными элементами являются горизонтальные стержни — несущие, или рабочие. Вертикальные элементы служат для поддержки рабочей арматуры и в большинстве нужны лишь до момента заливки. После нее рабочие функции выполняют только угловые элементы, испытывающие дополнительные напряжения и эксплуатационные нагрузки.

Вспомогательная арматура делается из более тонких прутков и нужна для исключения смещения основных элементов при заливке и затвердении.

Как выбрать бетон

Требования СНиП к бетону достаточно жесткие.

Регламентируются все рабочие параметры материала:

• Степень прочности на сжатие и осевое растяжение.
• Морозостойкость.
• Водонепроницаемость.

Для жилых домов малоэтажной кирпичной или подобной застройки оптимальный вариант — М300. При использовании легких ячеистых или пористых материалов (пенобетон, керамзитобетон) допускается применение менее прочного и плотного бетона — марок М200 и даже М150.

Более прочные сорта используются для ответственных или многоэтажных объектов. Например, бетон М400 допускается применять для отливки фундамента по жилые здания высотой до 20 этажей.

Виды арматуры

Существует два вида арматуры:

• Металлическая.
• Композитная.

Первый вид — всем знакомые стальные горячекатаные прутки с насечкой, позволяющей получить надежное сцепление с бетоном. Существуют стержни разного диаметра, от 6 до 80 мм, предназначенные для эксплуатации в соответствующих условиях.

Для вспомогательной арматуры могут быть использованы как рифленые, так и гладкие стержни меньшего диаметра.

Композитная — это целая группа, которая изготавливается из углепластика, базальтопластика и стеклопластика. Последний является наиболее распространенным и доступным вариантом. Он выгоднее металлического аналога с точки зрения стоимости, не поддается коррозии, не реагирует на электрохимические воздействия.

Однако, неспособность сгибаться усложняет сборку каркасов на изгибах или примыканиях, что уменьшает надежность этих узлов и повышает трудоемкость сборки. Диаметры стержней находятся в диапазоне от 3,5 до 48 мм.

ВАЖНО!

Свойства композитной арматуры более удачны, чем у металлических стержней, но отсутствие длительного опыта пользования заставляет строителей с осторожностью относиться к выбору этого материала.

Как правильно выбрать диаметр арматуры

Существует достаточно точный способ определения сечения арматуры. Вычисляется площадь сечения ленты (произведение ширины на высоту), результат умножается на 0,001. Полученное значение является суммарной площадью сечения арматурного каркаса.

Остается по таблицам подобрать нужный диаметр прутков с учетом конструкции решеток.

Согласно требованиям СНиП, расстояние между крайними горизонтальными прутками не должно быть более 40 см. Поэтому для ленты шириной в 30, 40 или 50 см горизонтальные решетки будут состоять из двух стержней.

Обычно строители не производят сложных расчетов, используя для данных размеров соответственно 10, 12 и 14-мм стержни. ленты 30-50 см является наиболее распространенным вариантом, поэтому поведение материала изучено достаточно хорошо, и такой выбор имеет немалый запас прочности.

Выбор поперечной (вспомогательной) арматуры производится по принципу достаточности — диаметр тонких стержней не должен быть менее половины диаметра рабочей арматуры. Обычно руководствуются этим требованием.

Основные способы армирования

Существуют следующие способы:

• Стержневое армирование при помощи арматурных прутков из металла или композитных материалов.
• Дисперсное — усиление стяжек с помощью волокнистых материалов или металлической стружки.
• Слоевое армирование представляет собой послойное нанесение раствора с промежуточной установкой армирующих сеток.

Для усиления ленточного фундамента возможно применение только стержневого способа. Используются два варианта — с двумя и с тремя рабочими стержнями в горизонтальных решетках. Выбор нужного варианта обусловлен шириной ленты.

Поскольку требованиями СНиП расстояние между крайними стержнями в решетке ограничено до 40 см, использование трех стержней требуется для основания шире 50 см. При этом, можно применить три и даже более стержней и на узкой ленте.

Нормы СНиП ограничивают минимальное расстояние между соседними прутками в два диаметра, что позволяет собрать достаточно плотную решетку. Однако, такого никогда не делается, поскольку это нецелесообразно и создает непроизводительный расход арматуры.

Расчет количества арматуры

горизонтальной арматуры производится путем вычисления общей длины ленты (сумма всех участков) и умножения ее на количество горизонтальных стержней (от 4 до 6 и более). Для определения количества вспомогательных прутков надо вычислить длину (периметр) одного хомута и умножить его на общее количество.

Расстояние между двумя соседними хомутами (шаг), согласно СНиП, не должно превышать ширины каркаса, т.е. расстояния между горизонтальными крайними прутками. Общую длину ленты надо разделить на это расстояние, в результате получается количество хомутов.

Приобретая материал, рекомендуется увеличивать нужное количество на 10 %, чтобы иметь некоторый запас на случай ошибки.

Основные правила армировки

С точки зрения прочности, оптимальным способом было бы внешнее расположение арматурного каркаса.

Но на практике это невозможно по ряду причин, основными из которых являются:

• Склонность металла к коррозии.
• Невозможность установки каркаса на длинные или погруженные в грунт блоки.
• Поверхность должна быть ровной и готовой к присоединению других элементов постройки.

По этим и другим причинам используется внутреннее армирование, которое защищает металл от коррозии и решает ряд других вопросов. Недостатком является необходимость выполнять множество действий, нужных только для фиксации арматуры в неподвижном состоянии до момента застывания раствора.

Это означает излишний расход материала, нерациональные трудовые вложения, расход времени. Но других вариантов армирования нет, используемая методика проверена многими десятилетиями и показала свою надежность и эффективность.

Как правильно уложить арматуру

Сборка прямых участков каркаса производится в непосредственной близости от траншеи. Это важно, так как вес сооружения достаточно велик, а перемещать его чаще всего приходится вручную. Сборка производится одним из способов (сварка или вязка), из которых предпочтение отдается вязке.

Причинами этот является простота, отсутствие необходимости в подключении к сети электроснабжения и наличия сварочного аппарата.

Есть и еще одна причина — сварной шов на арматуре ломкий и не всегда выдерживает нагрузки при перемещении или заливке, а проволочное соединение имеет некоторую степень свободы и обладает за счет этого определенной эластичностью.

Собранные прямые части каркаса укладываются в подготовленную траншею, обвязываются углы, после чего каркас готов к заливке бетона.

Шаг армирования

Шаг армирования — это расстояние между соседними хомутами или вертикальными вспомогательными стержнями. Он равен расстоянию между крайними горизонтальными прутками, хотя на практике его нередко увеличивают из экономии.

Это опасное решение, так как сборка производится вне траншеи, отдельные части придется поднимать и укладывать в траншею, что для незаконченной конструкции является тяжелым испытанием. Если по каким-либо причинам каркас собирают прямо в траншее, то шаг можно несколько увеличить, но слишком ослаблять каркас не следует.

Вязка арматурной сетки

Для вязки используется мягкая отожженная стальная проволока толщиной 1-2 мм. Она нарезается на заготовки длиной 25-30 см.

Процесс :

• Отрезок проволоки сгибается пополам. Получившаяся полупетля заводится под перекрестный стык стержней в диагональном направлении.
• Концы полупетли поднимаются вверх, чтобы проволока обхватила соединяемый узел.
• Вязальный крючок острием заводится в петлю, опираясь при этом на другой конец проволоки. Вращательными движениями концы закручиваются, плотно стягивая соединяемые стержни.
• Для вязки продольных соединений используется тот же метод. Отличие лишь в положении проволоки — она обхватывает оба соединяемых стержня в поперечном, а не в диагональном направлении.

Вязальный крючок можно приобрести в магазине, но проще изготовить его самостоятельно. Надо взять кусок стальной проволоки толщиной 405 мм, несколько заострить и загнуть один конец примерно на 1,5-2 см.

Для удобства работы крючок можно слегка выгнуть в средней части. Приемы работы с ним просты, но требуют некоторого навыка, который появляется очень быстро.

Схема монтажа

Усиление ленточного фундамента производится, как правило, с помощью металлического арматурного каркаса, собранного сварным способом или связанного специальной мягкой стальной проволокой.

Рабочие стержни устанавливаются в горизонтальном положении таким образом, что в сечении образуют прямоугольник со сторонами, на 10 см меньшими, чем ширина и высота бетонной ленты.

Такое соотношение обеспечивает глубину погружения прутков в бетон, при которой несущая способность достаточно высока, но материал надежно защищен от коррозии. Вертикальная арматура служит для фиксации несущих стержней в нужном положении во время и затвердения бетона.

Оба этих процесса вызывают значительные нагрузки, поэтому от прочности соединения зависит качество армирования.

Фото чертежа:

Армирование углов

Угловые элементы ленточного фундамента, к которым относятся и Т-образные примыкания, армируются путем установки изогнутых анкеров — отдельных стержней, согнутых под нужным углом. Нередко изгибаются рабочие стержни, если их длина позволяет это сделать (например, на углах коротких стенок или примыканий).

Углы фундамента испытывают повышенные напряжения, поэтому наличие дополнительной анкеровки необходимо для увеличения прочности соединения каркаса и повышения несущей способности данного участка ленты.

Основными ошибками, часто встречающимися при армировании углов, являются:

• Использование только внешнего контура, с недостаточной анкеровкой внутренней части угла.
• Отсутствие соединения между внешними и внутренними стержнями.
• Отсутствие механической связи между подошвой и каркасом.
• Неправильное размещение точек соединения стержней.

Использование анкеров и грамотное соединение с основными элементами армпояса позволяет избежать ошибок и усилить ответственные участки каркаса.

Армирование подошвы

Подошва фундамента является участком, испытывающим максимальные нагрузки пучения или боковое давление от почвенных вод. Существуют различные способы усиления подошвы, которые обеспечивают качественное соединение с бетонной подготовительной частью, но они применяются для строительства промышленных ответственных сооружений.

Для армирования подошвы фундамента малоэтажного жилого дома принято использовать армировочные сетки, увеличивающие прочность и неподвижность нижней части ленты. Сетка механически соединяется с основным каркасом, это особенно важно, если имеет большую ширину, чем сама лента.

ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ!

Используются готовые или сварные сетки с поперечным расположением стержней. Для участков, расположенных на сложных грунтах, рекомендуется использовать сварные конструкции из рабочих стержней, способные выдерживать нагрузки во всех направлениях.

Полезное видео

В данном видео вы узнаете, как производится армирование ленточного фундамента:

Заключение

Армирование ленточного фундамента — основная операция, без которой все остальные работы становятся нецелесообразными. Сезонные подвижки почвы, изменение уровня грунтовых вод, тектонические воздействия и прочие факторы влияния требуют от основания прочности и способности сопротивляться возникающим нагрузкам.

Эти качества способен обеспечить только грамотно и тщательно сформированный армпояс, образующий внутренний скелет бетонной ленты и компенсирующий все осевые растягивающие нагрузки.

Вконтакте

Facebook

Twitter

Google+

Одноклассники

Армирование ленточного фундамента монолитного, глубокого заложения и мелкозаглубленного

При возведении различных зданий и сооружений одним из популярных видов основы строительных объектов является ленточный фундамент, качество и надежность которого во многом зависят от соблюдения технологии армирования.

Правильное армирование ленточного фундамента

Основой ленточного фундамента является бетонный раствор, который из-за пластичности под действием нагрузки, перепадов температуры и других факторов может деформироваться. Для усиления и обеспечения монолитности фундамент в зонах растяжения армируется.

Для этого используются металлические прутки из горячекатанной стали, диаметр которых зависит от назначения арматуры и нагрузок, которые она испытывает. Стержни могут быть гладкими или ребристыми, на это также влияет их месторасположение в каркасе. Нижняя арматура выбирается большего диаметра, так как на нее воздействуют большие нагрузки.

Соединение всех стержней каркаса в единую конструкцию производят с помощью специального приспособления — вязального крючка и арматурной проволоки. Соединение элементов сваркой нежелательно, так как она ослабляет стальные прутья, конструкция жестко фиксируется и при заливке бетона возможно повреждение стыков.

Согласно СНиП на расстояние между прутьями арматуры влияют следующие факторы:

• диаметр стержней;
• расположение прутьев и конструкции по отношению к бетонированию;
• размер заполнителя бетона;
• вид уплотнителя;
• способ укладки.

При этом, ограничивается минимальное и максимальное расстояние между стержнями арматуры, которое для продольных составляет от 25 до 40 см, а шаг поперечной — не более 30 см.

Армирование монолитного ленточно-ростверкового фундамента проводится по простой геометрической форме — прямоугольнику или квадрату. Каркас монтируется согласно следующим этапам:

• укладка на дно траншей кирпичей или специальных приспособлений для создания зазора между каркасом и нижней поверхностью основания
• на кирпичах располагают продольные стержни, используя цельные куски арматуры
• для стоечной арматуры по шаблону определенного размера нарезают прутки
• с помощью вязальной проволоки соединяют продольные стержни и горизонтальные перемычки, длина которых должна быть меньше толщины фундамента на 10 см
• к углам полученных ячеек фиксируются вертикальные элементы каркаса, чей размер меньше высоты сооружения на 10 см
• вертикальные прутья соединяются с верхними продольными стержнями, а к образовавшимся углам привязывают верхние поперечные элементы

При использовании в качестве продольных стержней арматуры разного диаметра в нижней части фундамента и в его углах располагают прутки большего размера.

Армирование монолитного ленточного фундамента

При армировании монолитного ленточного фундамента необходимо соблюдение следующих нюансов:

так как большие нагрузки воздействуют на продольные элементы, то чем больше периметр сооружения, тем большего диаметра используется арматура;

• следует учитывать характеристики грунта;
• целесообразнее применять прутки с ребристым профилем;
• расстояние от края не должно быть меньше определенного значения;
• не следует слишком заглублять каркас в бетоне;
• сварка элементов каркаса возможна при использовании арматуры определенной марки, в иных случаях отдельные элементы связывают.

Армирование ленточного фундамента глубокого заложения

Выполнение армирования ленточного фундамента глубокого заложения проводится с применением металлических стержней периодического профиля, размер которых в поперечном сечении составляет 10-12 мм. Они закладываются двумя или тремя парами и связываются между собой с помощью коротких арматурных стержней меньшего диаметра.

Согласно СНиП ширина каркаса должна быть меньше его высоты минимум в два раза. В зависимости от размеров ленточного фундамента глубокого заложения количество продольных сеток может варьироваться от двух до трех. Для опоры нижней арматурной сетки подкладывают специальные детали или куски бетона и кирпичей.

Армирование мелкозаглубленного ленточного фундамента

Армирование мелкозаглубленного ленточного фундамента проводится по той же технологии, что и заглубленного, за исключением различий по высоте основания. В результате чего при монтаже арматуры для мелкозаглубленного основания часто рекомендуют ограничиться армированием подошвы.

Армирование сборного ленточного фундамента

Возведение сборного ленточного фундамента производится с использованием стандартных железобетонных или бетонных изделий, изготовленных на заводе централизованным способом. В этом случае конструкция основы строительного объекта состоит из нижней ленты, представленной в виде сборных подушек, и вертикальной стенки, которая сооружается из фундаментных или универсальных блоков. В результате их укладки в несколько ярусов получаются вертикальные колодцы, в которые закладывается каркас из арматуры и заливается бетоном. Возведенный по этой технологии сборный ленточный фундамент отличается большей прочностью и высокой несущей способностью.

Армирование углов и подошвы ленточного фундамента

Одними из самых сложных участков при выполнении армирования являются углы будущего здания. Нарушение технологии их армирования чревато в дальнейшем разрушением бетона из-за чрезмерных нагрузок. Армирование углов ленточного фундамента и примыканий выполняют из заранее гнутой арматуры, концы которой должны заходить за боковые стены. После установки основного каркаса с помощью вязальной проволоки скрепляются угловые и продольные элементы. При этом необходимо, чтобы защитный слой бетона при последующей заливке составлял не менее 5 см. сверху и снизу и 3 см. — по бокам.

Если при строительстве объектов возводится несколько колонн на ленточном фундаменте, то для их устойчивости дополнительно требуется сооружение подошвы, которая может быть как одноступенчатой, так и многоступенчатой.

Армирование подошвы ленточного фундамента производится с использованием специальных арматурных сеток, сварных или вязанных. Возможно также применение готовых унифицированных каркасов, которые укладывают в два ряда таким образом, чтобы их рабочая арматура пересекалась под прямым углом. Толщина заливки бетона варьируется в зависимости от типа грунта и наличия бетонной подготовки основания.

Доверьте сложную работу профессионалам

Возведение фундамента — один из важных этапов в строительстве любых объектов. От соблюдения технологии его сооружения, в том числе и от правильного армирования, зависит надежность и долговечность эксплуатации зданий. Поэтому желательно доверить трудоемкий и технически сложный процесс возведения основы специалистам.

ООО «Проект» оказывает широкий спектр услуг по строительству в Москве и Подмосковье на профессиональном уровне. Мы работаем с учетом установленных законодательством норм и правил и способны справиться с самыми сложными задачами. Нашим клиентам гарантированы высокое качество на каждой стадии оказания услуг и приемлемые цены.

расчет, схема, вязать или варить?

Главная задача фундамента состоит в передаче нагрузки здания (сооружения) на грунт. Очевидно, что бетон в фундаменте будет испытывать внутреннее усилие на сжатие – сверху давят стены, снизу отпор грунта. Бетон, в отличие от арматуры, на сжатие работает очень хорошо. Так зачем в ленточном фундаменте применяется армирование?

Зачем нужна арматура в ленточном фундаменте

В процессе эксплуатации здания неизбежно возникает осадка. Грунт под подошвой фундамента в условиях давления сверху уплотняется. Чем выше давление, тем сильнее происходит уплотнение. В том случае, если оно строго равномерно по всей протяженности ленточного фундамента, опасные внутренние усилия в фундаменте не возникают.

На практике такая ситуация встречается крайне редко. Не симметричность форм и нагрузок обуславливает неравномерное давление. С целью снижения неравномерности осадки в пределах одного здания обычно применяют фундаментные ленты разной ширины. Больше нагрузка – больше ширина. Но даже в этом случае полностью уравнять значения давлений под подошвой фундамента невозможно.

Кроме того, нельзя поручиться за абсолютную идеальность основания фундамента (грунта). Различные включения в грунтовой толще также формируют неравномерность осадок. Негативное влияние оказывает и неравномерная влажность. Протечка водонесущих коммуникаций, отсутствие отмостки с одной стороны, вероятность появления различных пристроек (дополнительная нагрузка дает дополнительную осадку) – всё это формирует неравномерность осадок.

Условно говоря, поверхность грунта под лентой фундамента стремится стать «кривой» по вертикальному направлению. Наиболее опасными участками становятся углы, а также места со значительными перепадами нагрузок (например, при переменной этажности, наличии колонн, дополнительно нагруженных пилонов и т.д.). Такая ситуация формирует в фундаментной ленте дополнительные внутренние напряжения в виде поперечных сил и изгибающих моментов. Для их восприятия в тело фундаментов вводят арматуру, так как без неё появятся трещины не только в ленте, но и в стенах.

Какая арматура нужна для фундамента

По материалу арматуру разделяют на два вида – стальную и композитную. Последняя появилась сравнительно недавно и, обладая рядом недостатков (как и преимуществ), на сегодняшний день редко применяется в частном строительстве.

Стальная арматура подразделяется на стержневую и проволочную. Для армирования ленточного фундамента применяется стержневая арматура периодического профиля в качестве основной (рабочей, ещё говорят «продольной») и гладкая в виде дополнительной (поперечной).

Рабочая арматура должна иметь хорошее сцепление с бетоном для обеспечения совместной работы. Такую арматуру делают с периодическим профилем, разделяя её на классы по прочности. По ГОСТу времён СССР для частного строительства применяется арматура класса A-III или её аналог по современному ГОСТу – A400. В качестве поперечной арматуры применяют гладкие стержни класса A-I или её современный аналог A240. Арматура по современному ГОСТу отличается несколько изменённым профилем (серповидный). Принципиальных отличий между ними нет.

Арматура периодического профиля.

Арматура гладкого профиля.

Конструктивные требования к ленточным фундаментам и их армированию

В виду некоторой непредсказуемости степени неравномерности осадки точный расчёт требуемого диаметра для ленточного фундамента едва ли возможен. Поэтому за десятилетия строительства и эксплуатации зданий были выработаны конструктивные требования к армированию ленточного фундамента.

• Диаметр рабочих стержней принимается не менее 12мм.
• Рабочие (продольные) стержни объединяются в пространственные каркасы посредством поперечной арматуры методом сваривания или вязания.
• Количество продольных стержней в каркасе не менее четырех (обычно шесть).
• Шаг поперечного армирования назначается в пределах 200-600мм. Диаметр стержней 6-8мм.
• Толщина ленточного фундамента обычно принимается равной 300мм.
• Уязвимые места в углах и Т-образных пересечениях усиливаются арматурными вутами или лапками. Их диаметр принимается равным диаметру продольных стержней.

Схема армирования ленточного фундамента. Продольное стыкование рабочей арматуры. Армирование углов.

Схему армирования ленточного фундамента рассмотрим на примере одноэтажного дома с мансардой размером в плане 10×6м.

Пример армирования ленточного фундамента.

Продольное армирование выполнено шестью стержнями арматуры класса A-III диаметром 12мм. Поперечное – хомутами из арматуры класса A-I диаметром 8мм. Шаг хомутов принят в области углов и Т-образных пересечений 200мм, в остальных местах 600мм.

Углы и места Т-образных пересечений усилены угловыми и диагональными вутами из арматурных стержней класса A-III диаметром 12мм. Нахлест вут в области примыкания к продольным стержням принят 50 диаметров (50х12мм=600мм).

Стыкование по длине рабочих стержней армирования в таком случае можно выполнить нахлёстом по длине идентичной протяженности (600мм). В таких местах также целесообразно ставить хомуты с учащенным шагом (200мм). Длина арматурных стержней достигает 11,7м. По возможности с целью сокращения объемов работ стоит избегать продольных соединений.

Армирование углов и Т-образных пересечений также допускается выполнять так называемыми лапками. Они представляют собой Г-образный загиб продольных стержней на всё ту же величину 50d.

Пример армирования угла ленточного фундамента лапками.

При армировании ленточного фундаменты следует выполнять требования по защитному слою арматуры – во избежание ржавления. Для фундаментов величина защитного слоя составляет 40мм у боковых и верхней граней. Для подошвы так же допускается принимать 40мм в случае устройства подготовки из бетона кл. В2,5…В10 толщиной 100мм. В противном случае защитный слой для подошвы придётся увеличить до 70мм.

Сколько нужно арматуры для ленточного фундамента

Важным вопросом перед началом строительства является его стоимость. Определить её в объёме фундамента без определения требуемого количества арматуры невозможно. Но для первоначальной оценки можно воспользоваться весовым коэффициентом армирования. За десятилетия проектирования и строительства был выведен показатель количества арматуры для зданий малой этажности. Он равен приблизительно 80 кг/м3. То есть если для Вашего ленточного фундамента требуется 20м3 бетона, арматуры в среднем понадобится 20х80=1600кг. Требуемый объём бетона при этом посчитать не сложно – нужно лишь знать периметр здания, протяжённость несущих внутренних стен, задаться высотой ленты 300мм и умножить на её ширину.

В условиях экономии перед покупкой арматуры целесообразно выполнить более точный расчёт. Для этого придётся нарисовать схему армирования, определить общий погонаж продольной и поперечной арматуры, вут, добавить 5-10% на обрезки и затем умножить полученные данные на вес погонного метра для каждого из диаметров.

Таблица веса 1 м.п. арматурного стержня в зависимости от диаметра

Армирование ленточного фундамента – вязать или варить?

Арматурные стержни объединяются в каркасы путём сваривания или вязания. Каждый из методов имеет свои преимущества и недостатки.
Основным недостатком сварного соединения является невозможность (согласно действующим нормам и стандартам) выполнить качественное поперечное соединение ручным электродом.

Сварной арматурный каркас.

В заводских условиях каркасы и сетки варят контактной, а не дуговой, сваркой. На практике строители часто пренебрегают требованиями норм, и варят вручную. В результате очень часто возникает либо непровар (соединение не достаточно прочное), либо подрез (ослабление продольного стержня). Кроме того, арматуру класса A-III допускается изготавливать из стали марки 35ГС, имеющей проблемы по свариваемости. Если добавить необходимость наличия сварочного аппарата, умение владения им, значительный расход электроэнергии, то преимущества вязаного соединения становятся очевидны.

Вязаное соединение выполняется с помощью вязальной проволоки диаметром 0,8-3мм.

В качестве инструмента применяется вязальный крючок. (См. фото в начале работы.) Преимуществами такого соединения является отсутствие всех недостатков, характерных для сварного соединения, но есть и свои – высокая трудоёмкость, меньшая жёсткость в сравнении со сварным вариантом (устраняется посредством дополнительных диагональных стержней-распорок для придания каркасу жесткости на этапе бетонирования).

Вязаный по месту арматурный каркас.

В случае сварных соединений поперечная арматура выполняется отдельными стержнями, привариваемыми к продольным. Их расположение при этом должно быть как по вертикале, так и по горизонтали. При вязаном варианте по шаблону гнутся хомуты замкнутого сечения, которые опоясывают рабочие стержни. Шаблон представляет собой прочный стол с вбитыми в него арматурными коротышами. Их расположение на столе соответствует положению продольных стержней в сечении фундаментной ленты. Загибая вокруг коротышей стержни посредством куска трубы в качестве рычага, можно изготовить хомуты самостоятельно.

Армирование ленточного фундамента монолитного, заглубленного и сборного: укрепление подошвы стеклопластиковой арматурой

Многие знают, что фундамент для строительства дома, гаража или каких других капитальных построек возводится преимущественно из бетона. В редких случаях фундамент может иметь вид деревянных столбов или кирпичных столбиков, в основном применяемых для временных построек, где долговечность не важна и нагрузки от всей постройки не велики.

Капитальные сооружения нуждаются в прочном фундаменте, способном простоять многие годы и выдерживать все расчетные нагрузки.

Существует достаточно много видов фундаментов, но мы будем рассматривать, как производится армирование монолитного  ленточного  фундамента, поскольку его чаще всего применяют при строительстве частных домов.

Армированный бетон носит название железобетона, конструкция из которого отличается:

•  высокой прочностью, способной выдерживать большие нагрузки  в течение многих лет;
• пожаробезопасностью;
• способностью получить любую форму изделия;
• химической и биологической стойкостью;
• большой сопротивляемостью нагрузкам как динамическим, так и статическим.

При устройстве ленточного фундамента мы получаем конструкцию балки, где  возникают зоны сжатия и растяжения.  Представьте себе брусок, положенный концами на какие — либо опоры и положите мысленно на его середину груз. Середина бруска прогнется. Верхняя часть бруска будет испытывать сжимающие нагрузки, в то время как нижняя его плоскость будет  растягиваться.

По такому принципу происходит армирование ленточного фундамента в виде каркаса с продольной и поперечной арматурой, при этом верхняя арматура работает на сжатие, нижняя на растяжение.

Кроме этого, в арматурном каркасе существует арматура:

• поперечная,
• распределительная.

Для получения прочного фундамента в нижнюю зону укладывается более прочная арматура, сечение которой выбирается на основании расчетных нагрузок, действующих на фундамент. Верхняя арматура может устанавливаться без расчета.

Естественно, что своими силами произвести такие сложные инженерные расчеты не каждому по силам. Поэтому следует обратиться к специалистам, которые полностью рассчитают конструкцию фундамента, на чертежах покажут схему армирования всех частей монолитного ленточного фундамента.

Необходимые материалы для армирования

Для получения арматурного каркаса при возведении монолитного ленточного фундамента частного дома требуется прутки арматуры периодического профиля диаметром 6-14 мм.

Арматура должна быть изготовлена из горячекатаной стали  марки А III.

При этом нижняя арматура в каркасе выбирается большего диаметра, так как именно она испытывает растягивающие усилия. Для создания верхнего пояса арматурного каркаса можно использовать арматуру меньшего диаметра, так же как и для вертикальных стержней.

Соединение арматурных стержней – верхних, нижних и вертикальных в единую конструкцию происходит посредством вязальной арматурной проволоки и специального вязального крючка.

Расчет армирования ленточного фундамента

После того, как будет произведен расчет, и выяснено, какой ширины и глубины должен быть ленточный фундамент под частный дом, рассчитывают необходимое количество арматуры. Как правило, на нижний пояс каркаса берется арматура периодического профиля диаметром 10-14 мм.

Выступающие ребра арматурных стержней лучше сцепляются с бетонной массой.

При возведении частного дома обычно используют арматуру диаметром 10-12 мм. Каркас состоит из двух поясов – верхнего и нижнего, связанных между собой вертикальными и продольными прутками. Арматурный каркас должен располагаться в 5 см от боковых стенок опалубки, низа фундамента и его  верха.

Укладка трех или четырех прутков в поясах каркаса обусловлено высокой подвижностью грунта или при строительстве многоэтажных домов.

В настоящее время на рынке строительных материалов появилась стеклопластиковая арматура, которая во многом превосходит традиционную металлическую.

Стеклопластиковая арматура:

• имеет вид стержней из стеклопластика диаметром 4-16мм.,
• длина стержней может быть любой,
• арматура этого вида имеет ребристую поверхность спиралеобразного профиля.

Если вы решитесь произвести армирование стеклопластиковой арматурой, то выбирайте арматуру марок АКС ф6 или ф7 для домов в один этаж. Для двухэтажных домов  лучше приобретать арматуру АКС ф8 или ф10.

Если фундамент делается шириной 40 см, то размер ячейки арматурного каркаса выдерживается в пределах 10-30 см. Для поперечной и вертикальной  распределительной  арматуры можно использовать гладкую арматуру, которая по стоимости гораздо ниже,  чем арматура периодического профиля.

Зная размеры фундамента по периметру и количество прутков в каркасе можно легко подсчитать, сколько арматуры понадобится периодического профиля и гладкой.

Порядок изготовления арматурного каркаса

Армирование заглубленного фундамента ленточного монолитного производится двумя или тремя парами продольных стержней периодического профиля диаметром 10-12 мм, которые связываются между собой короткими арматурными стержнями диаметром 8 мм.

Соблюдая строительные нормы и правила, арматурный каркас должен иметь ширину меньшую, чем его высота, как минимум в два раза. Полученные продольные арматурные сетки две или три, в зависимости от глубины фундамента, по очереди укладываются в выставленную деревянную или металлическую опалубку. Нижняя сетка должна опираться на подкладываемые куски бетона, кирпичей или готовые подкладные детали.

При этом расстояние от нижней арматурной сетки до дна траншеи  должно быть не меньше 7 см.

К нижней сетке привязываются вертикальные стержни, согласно схеме армирования. Затем укладывается вторая сетка (верхняя или вторая, если всего их три), одновременно привязываемая к вертикальным пруткам. Если ширина траншеи не позволяет производить монтаж каркаса непосредственно на месте, то каркас вяжут на поверхности земли и затем готовый опускают в опалубку.

Важно правильно произвести армирование углов ленточного фундамента. Правилами предписывается делать углы каркаса из загнутых стержней, но правила эти постоянно нарушаются. В основном, все делают прямоугольные углы, а для строительства частного дома это не вызывает никаких проблем.

Армирование угла ленточного фундамента

Вязку каркаса осуществляют специальной вязальной отожженной проволокой. Нарезаются куски длиной по 30 см, складывают проволоку вдвое и вязальным крючком, зацепив петлю крючком, обвязывают соединение двух прутков. Наглядно это можно посмотреть на видео в интернете. Что касается крючков, то они продаются в строительных магазинах.

Правильное армирование мелкозаглубленного фундамента

Ленточные фундаменты, в зависимости характеристики грунтов, могут быть неглубокими. При пучинистых грунтах рекомендуется делать ленточный фундамент с устройством дренажных скважин или песчаной подушки. Армирование мелкозаглубленного фундамента ничем не отличается от армирования  заглубленного фундамента. Принцип устройства арматурного каркаса остается таким же.

При строительстве индивидуальных жилых домов используются готовые бетонные или железобетонные изделия заводского изготовления. Но не всегда заводские блоки укладываются так, что не остаётся зазоров.

Расстояние между унифицированными  бетонными фундаментными блоками заделывается красным кирпичом или заливается бетоном с установкой, по необходимости, арматуры.

Армирование сборного фундамента происходит в опалубке, которая выставляется в местах разрыва готовых блоков.

Иногда при возведении жилого дома требуется соорудить несколько колонн. Фундамент для них может быть: 

• отдельно стоящим,
• общим с ленточным, т. е. колонны находятся в общем фундаменте стен.

Но для их устойчивости необходимо дополнительно сделать подошву, которая может иметь вид одноступенчатой или многоступенчатой. В этом случае армирование подошвы фундамента производится арматурными сетками, сварными или вязанными. Возможно использование готовых унифицированных арматурных сеток, которые укладываются в два ряда. При этом рабочая арматура  сеток должна пересекаться под углом 90 градусов.

Толщина защитного слоя бетона в этом случае принимается 40 мм, если грунт скальный или есть бетонная подготовка основания. Если бетонной подготовки нет, то величина защитного слоя бетона принимается раной 70 мм.

Каковы требования к толщине ленточного фундамента?

🕑 Время считывания: 1 минута

Толщина ленточного фундамента зависит от ряда факторов, таких как состояние потери, типы грунта и глубина фундамента. Обсуждаются требования к толщине ленточного фундамента в зависимости от условий нагрузки и глубины фундамента.

Рис.1: Ленточный фундамент

Требования к толщине ленточного фундамента

Толщина ленточного фундамента, несущего легкие нагрузки

Обычно толщина ленточного фундамента равна выступу от поверхности фундамента или стены, но не менее 150 мм.Эта минимальная толщина необходима для того, чтобы ленточный фундамент обладал достаточной жесткостью и, следовательно, мог перекрывать слабые карманы в грунте.
В дополнение к тому, чтобы выдерживать продольную силу, создаваемую тепловым сжатием и расширением, а также перемещением влаги в опорной стене. Если тип грунта под фундаментом — глина, то набухание глины может быть большим и оказывать давление на фундамент. Что необходимо наложить минимальный предел на ленточный фундамент.

Толщина ленточного фундамента, выдерживающего тяжелые нагрузки

Если ленточный фундамент выдерживает большие нагрузки, то толщина фундамента определяется его прочностью, чтобы выдерживать сдвиговые и изгибающие моменты, которые могут привести к разрушению выступа фундамента.Рисунок 2 объясняет разрушение при изгибе и сдвиге соответственно. Если арматура не заделана в ленточный фундамент, то разрушение основания ленточного фундамента будет определять его толщину.

Рис.2: Разрушение ленточного фундамента при изгибе и сдвиге

Разрушения при изгибе можно избежать, если использовать бетон достаточной толщины. можно применить ступенчатый или наклонный переход заданной толщины от лицевой стороны стены к нижней ширине.
Иногда ленточный фундамент проектируют консервативно, выбирая толщину, предотвращающую развитие напряжения на обратной стороне ленты.Такая толщина обычно равна удвоенному выступу полосы.
Однако учитывается 45-градусное распределение нагрузок в основании ленточного фундамента. И в соответствии с этим распределением нагрузки небольшое напряжение растяжения в основании фундамента допустимо, но его величина неизвестна.

Толщина глубокого и широкого ленточного фундамента

Если глубина и ширина ленточного фундамента велики, необходимо учитывать экономичное использование бетона, учитывая толщину фундамента.Это связано с тем, что может использоваться значительное количество бетона, который не способствует передаче нагрузок от стены на грунт под фундаментом.
Количество бетона, используемого при строительстве фундамента, можно уменьшить, ступенчато увеличивая выступ фундамента. Однако строительство опалубки для ступенчатого строительства будет дорогостоящим и может превышать стоимость дополнительного бетона, используемого, когда ступенчатые выступы не используются.
Что касается наклонных выступов ленточного фундамента, это улучшит экономичность фундамента, если только коэффициент уклона не превышает одну вертикальную к трем горизонтальным.Если уклон проекции фундамента больше 1 по вертикали на 3 по горизонтали, то необходима опалубка, которая явно увеличивает стоимость строительства.
В случае сильно нагруженного или широкого ленточного фундамента рекомендуется сравнивать стоимость неармированного ленточного фундамента и армированного ленточного фундамента. Это связано с тем, что первое привело бы к большей экономии в этом случае, особенно когда глубина фундамента увеличивается, чтобы достичь сдутого слоя слабой почвы.
К тому же стоимость бетона, используемого в случае неармированного бетона, меньше, чем у используемого в случае железобетонного ленточного фундамента.Потому что последний должен соответствовать требованиям правил применения, тогда как бетон в соотношении 1: 9 может использоваться для неармированного бетонного фундамента в неагрессивном грунте.

Эффективность ленточного фундамента с армированием георешеткой для различных типов грунтов в Мосуле, Ирак

PLoS One. 2020; 15 (12): e0243293.

, курирование данных, формальный анализ, расследование, методология, ресурсы, программное обеспечение, визуализация, написание — первоначальный проект, ¹ , концептуализация, формальный анализ, получение финансирования, расследование, методология, администрирование проекта, ресурсы, программное обеспечение, надзор, проверка, Написание — обзор и редактирование, ^{1, *} , Концептуализация, Исследование, Методология, Визуализация, Написание — обзор и редактирование, ¹ , Концептуализация, Формальный анализ, Исследование, Методология, Надзор, Написание — обзор и редактирование, ¹ , Формальный анализ, Привлечение финансирования, Управление проектом, Написание — проверка и редактирование, ¹ и, Концептуализация, Методология, Проверка, Написание — проверка и редактирование ²

Нур Ибрагим Хасан

¹
Факультет инженерии и искусственной среды, Universiti Kebangsaan Malaysia, Bangi UKM, Selangor, Malaysia

Aizat Mohd Taib

¹
Факультет инженерии и искусственной среды, Universiti Kebangsaan Malaysia, Bangi UKM, Селангор, Малайзия

Нур Шазвани Мухаммад

¹
Факультет инженерии и искусственной среды, Universiti Kebangsaan Malaysia, Bangi UKM, Селангор, Малайзия

Мухамад Разуханафи Мат Язид

¹
Факультет инженерии и искусственной среды, Universiti Kebangsaan Malaysia, Bangi UKM, Selangor, Malaysia

Azrul A.Муталиб

¹
Факультет инженерии и искусственной среды, Universiti Kebangsaan Malaysia, Bangi UKM, Selangor, Malaysia

Dayang Zulaika Abang Hasbollah

²
Школа гражданского строительства, инженерный факультет, Universiti Teknologi Malaysia, Скудаи, Джохор, Малайзия

Цзянго Ван, редактор

¹
Факультет инженерии и искусственной среды, Universiti Kebangsaan Malaysia, Bangi UKM, Селангор, Малайзия

²
Школа гражданского строительства, инженерный факультет, Universiti Teknologi Malaysia, Скудаи, Джохор, Малайзия

Китайский горно-технологический университет, КИТАЙ

Конкурирующие интересы: Авторы заявили, что конкурирующих интересов не существует.

Поступило 17.06.2020; Принято в 2020 году 19 ноября.

Это статья в открытом доступе, распространяемая в соответствии с условиями лицензии Creative Commons Attribution License, которая разрешает неограниченное использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии указания автора и источника. Эта статья процитирована. другими статьями в PMC.

Abstract

Основная причина проблемного разрушения грунта при определенной нагрузке — низкая несущая способность и чрезмерная осадка.В связи с растущим интересом к использованию неглубокого фундамента для поддержки тяжелых конструкций важно изучить методы улучшения почвы. Техника использования геосинтетического армирования широко применяется в последние несколько десятилетий. Целью данной статьи является определение влияния использования георешетки Tensar BX1500 на несущую способность и осадку ленточного фундамента для различных типов почв, а именно Аль-Хамедат, Башика и Аль-Рашидия в Мосуле, Ирак. Расчет армированных и неармированных грунтовых оснований проводился численно и аналитически.Был протестирован ряд условий путем варьирования количества ( N ) и ширины ( b ) слоев георешетки. Результаты показали, что георешетка может улучшить несущую способность основания и уменьшить осадку. Почва на участке Аль-Рашидиа была песчаной и показала лучшее улучшение, чем почвы на двух других участках (глинистые почвы). Оптимальная ширина георешетки ( b ) в пять раз превышала ширину основания ( B ), в то время как оптимальное число георешетки ( N ) не было получено.Наконец, численные результаты предельной несущей способности были сопоставлены с аналитическими результатами, и сравнение показало хорошее соответствие между результатами анализа и оптимальным диапазоном, опубликованным в литературе. Значительные результаты показывают, что усиление георешетки может способствовать улучшению грунтового основания, однако напрямую не зависит от ширины и количества только георешетки. Различные свойства почвы и размер основания также влияют на значения BCR и SRR, подтвержденные расчетами коэффициента улучшения.Таким образом, полученные результаты дополнили выгоду от эффективного применения укрепленных грунтовых оснований.

Введение

Методы улучшения грунта с помощью геосинтетических материалов получили широкое развитие за последние несколько десятилетий, особенно в области строительства дорожных покрытий и фундаментов. Хотя было проведено множество экспериментальных исследований для определения эффекта геосинтетического армирования, анализ различается в отношении свойств геотекстиля, таких как форма и размеры, расстояние и толщина [1–13].Кроме того, в исследованиях также анализируется влияние различных типов грунтов и конструкций основания. Что касается поведения грунта с классификацией песчаных грунтов, многочисленные аналитические исследования внесли свой вклад в изучение взаимодействия грунта и конструкции, проведенного несколькими исследователями в отношении несущей способности оснований из грунта, армированного георешеткой [13–17]. Кроме того, бесчисленные численные модели, позволяющие сэкономить время и средства, были выполнены для исследования несущей способности и осадки армированного грунта [9, 18–29].Концепция армированного грунта как строительного материала, основанная на существовании взаимодействий между грунтом и арматурой за счет прочности на разрыв, фрикционных и адгезионных свойств арматуры, была впервые представлена ​​французским архитектором и инженером Анри Видалем в 1960-х годах [29]. С тех пор этот метод широко используется в инженерно-геологической практике. Геосинтетические материалы, которые используются в армированных грунтах, бывают разных типов, включая геосетки, геотекстиль, геомембраны, геосинтетические глиняные облицовки, геосетки и геоячейки [30].Георешетка — один из строгальных геосинтетических материалов, обычно изготавливаемых из полимеров; В настоящее время различные разновидности геосеток изготавливаются из полипропилена или полипропилена высокой плотности (HDPP), что способствует эффективному использованию различных геотекстильных материалов.

Фундамент с армированной грунтовой системой называется армированным грунтовым фундаментом (РПГ). иллюстрирует типичный геосинтетический армированный грунт фундамент и описание различных геометрических параметров. Параметры армирования георешеткой включают расстояние между верхними слоями ( и ), расстояние по вертикали ( s или h ), количество слоев армирования ( N ), общую глубину армирования ( d ) и ширину арматуры ( б ).Как указано в литературе, оптимальное значение для параметров ( u / B ) и ( h / B ) составляет 0,33 (где B — ширина фундамента). Во многих исследованиях были выбраны разные размеры основания и георешетки, но все результаты указывают на различное поведение в зависимости от классификации почвы. Можно понять, что разные географические районы имеют разные типы почвы и условия, поэтому правильная конструкция используемой георешетки важна для улучшения грунтовых оснований.Более того, фундаменты из армированного грунта могут быть экономичной альтернативой обычным фундаментам мелкого заложения с большими размерами фундамента, которые, в свою очередь, увеличивают осадку фундамента из-за увеличения глубины зоны влияния под фундаментом или замены слабых слоев грунта подходящими материалами [31] .

Фундамент, армированный георешеткой [32].

В течение последних тридцати лет было проведено множество экспериментальных, численных и аналитических исследований для изучения поведения RSF для различных типов почв.Все исследования показали, что использование арматуры может значительно увеличить несущую способность и уменьшить осадку грунтовых оснований [33]. Чен и Абу-Фарсах и др. . В работе [34] для оценки преимуществ фундамента с усиленным грунтом использовались две концепции, например коэффициент несущей способности (BCR) и коэффициент уменьшения осадки (SRR). BCR определяется как отношение несущей способности фундамента из армированного грунта к несущей способности фундамента из неармированного грунта, тогда как SRR определяется как отношение уменьшения осадки основания на основе армирования к осадке основания из неармированного грунта при постоянном поверхностном давлении [ 35].BCR представлен как:

Где:

( q _ult ) _r — предельная несущая способность фундамента из армированного грунта.

( q _ult ) _u — предельная несущая способность неармированного грунтового основания.

И SRR определяется как:

Где:

s _R — осадка армированного грунтового основания.

s ₀ — осадка неармированного грунтового основания.

Многие из этих исследований были направлены на изучение параметров и переменных, которые будут влиять на значения BCR и SRR. Другие исследования также были сосредоточены на улучшении осадки фундамента, других геотехнических конструкций и методов расчета, таких как Abbas и др. . [36], Rosyidi и др. . [37], Хаджезаде и др. . [38], Joh и др. .[39], Чик и др. . [40], Ли и др. . [41], Азриф и др. . [42] и Zhanfang et al . [43] работают. Гвидо и др. . [1] провели экспериментальное исследование земляных плит, армированных геотекстилем. Их модельные испытания проводились с использованием квадратного фундамента на песке. Они показали, что BCR снижается с увеличением u / B ; улучшение несущей способности было незначительным, когда количество армирующих слоев было увеличено до трех, что соответствовало глубине воздействия 1 . 0B для u / B , h / B и b / B соотношения 0,5, 0,25 и 3. Незначительное улучшение BCR наблюдалось при увеличении отношения длин ( b / B ) армирования сверх трех с двумя армирующими слоями и отношениями u / B и h / B , равными 0,25 и 0,25, соответственно. Кроме того, Ли и др. . [44] провели испытание лабораторной модели, используя жесткую ленточную основу, опирающуюся на плотный песок, покрывающий мягкую глину, со слоем геотекстиля на границе раздела.Они обнаружили, что слой армирования на границе раздела песок-глина привел к дополнительному увеличению несущей способности и уменьшению осадки основания; Эффективная ширина арматуры, которая привела к оптимальным характеристикам основания, оказалась примерно в пять-шесть раз больше ширины основания.

Кроме того, исследование методом конечных элементов, проведенное Курианом и др. . [45] на ленточном основании, поддерживаемом армированным песком, с использованием модели грунта Дункана-Чанга показали явное уменьшение осадки в армированном песке при более высоких нагрузках, чем в случае неармированного песка.Численные результаты также показали, что небольшое увеличение осадки произошло в армированном песке на начальной стадии процесса нагружения. Возможное объяснение этого явления дано Курианом и др. . [45] было то, что нормальная нагрузка была слишком мала, чтобы мобилизовать достаточное трение между почвой и арматурой. Относительное движение между грунтом и арматурой увеличивалось с увеличением нагрузки и уменьшалось с увеличением глубины армирования.Максимальное напряжение сдвига на границе раздела грунт-арматура произошло на относительном расстоянии ( x / B ) примерно 0,5 от центра основания, а напряжение, развиваемое в арматуре, было максимальным в центре и постепенно уменьшалось к концу. арматуры. С другой стороны, Махарадж [19] выполнил численный анализ на ленточном основании, поддерживаемом армированной глиной, с использованием модели грунта Друкера – Прагера. Он пришел к выводу, что в случае однослойной арматуры оптимальное соотношение расстояния между верхними слоями ( u / B ) оказалось около 0.125 из армированной глины. Он также обнаружил, что эффективное соотношение длины ( b / B ) арматуры было около 2,0, глубина влияния зависела от жесткости арматуры, а увеличение геосинтетической жесткости уменьшило оседание основания.

Хотя многие исследования показали много интересных особенностей механизма взаимодействия грунт-геосинтетика, методы, используемые для проектирования геосинтетических грунтовых систем, все еще различаются и в большинстве случаев озадачивают инженеров.В основном использовался расчет системы армированного грунта с использованием методов предельного равновесия, который считался очень консервативным [46–48]. В последнее время внедрение метода конечных элементов для моделирования и анализа системы армированного грунта обеспечило соответствующие проектные характеристики, низкую стоимость и скорость, с использованием различных систем армирования грунта и граничных условий [49]. Однако необходимость численного и аналитического исследования, учитывающего основные факторы механизма взаимодействия армированного грунтового основания, остается актуальной.В этой статье анализ несущей способности и осадки армированного георешеткой и неармированного грунтового основания трех участков (т.е. Аль-Хамедат, Аль-Рашидия и Башика) в Мосуле, Ирак, проводится численно с помощью программы конечных элементов Plaxis. и сравнивается с аналитической несущей способностью, рассчитанной теоретически с использованием метода, разработанного Ченом и Абу-Фарсахом [17]. Производные и аналитические методы основаны на анализе предельного равновесия и рассчитывают только предельную несущую способность для данного осадки.Поскольку с помощью этих методов невозможно получить осадки, поэтому осадки, полученные в результате численного анализа, были использованы в теоретическом методе.

Механизм армирования георешеткой

Во многих случаях строительства неглубокие фундаменты возводятся поверх существующего слабого грунта, что приводит к низкой несущей способности и чрезмерным проблемам осадки. Недостатки могут вызвать структурное повреждение, снижение срока службы и ухудшение уровня производительности [50].В этих условиях методы улучшения почвы использовались в течение длительного времени для решения проблемы, связанной с этими типами почв. Несколько исследователей разработали различные методы улучшения почвы для повышения прочности почвы с помощью различных методов стабилизации. Для решения вышеупомянутых проблем с почвой было разработано несколько типов методов улучшения почвы, включая цементацию, вертикальные дренажи, замену почвы, укладку свай и геосинтетическое армирование [51–54]. Полимерная природа геосинтетического материала делает геосинтетические изделия долговечными в различных условиях грунта и окружающей среды.Общие применения геосинтетики в области инженерно-геологической инженерии включают повышение прочности и жесткости подземного грунта, подчеркнутого на неглубоких фундаментах и ​​тротуарах, обеспечение устойчивости грунтовых подпорных конструкций и откосов, обеспечивая безопасность плотин, как описано в Han et al . [55] и Ван и др. . [56] работают. Георешетка используется для улучшения механических характеристик подземного грунта при внешних нагрузках. Таким образом, он широко применяется в качестве армирующих слоев в стенах из механически стабилизированного грунта (MSE) и геосинтетического армированного грунта (GRS), в качестве меры стабилизации откосов и в качестве армирования подземного грунта под тротуарами и основаниями.Высокая растягивающая способность геосеток позволяет слоям армирования принимать на себя значительную часть растягивающих напряжений, возникающих в массиве грунта из-за действия внешней нагрузки. Таким образом, георешетки действуют как армирующие элементы и усиливают нагрузочно-деформационные характеристики армированного грунтового массива.

В ходе некоторых экспериментальных исследований Бинке и Ли [14] оценили несущую способность грунта, армированного металлическими полосами; Результаты испытаний показали, что несущая способность может быть улучшена в 2–4 раза за счет усиления грунта.Результаты их испытаний также показали, что арматура, размещенная ниже глубины воздействия, которая составляла приблизительно 2B , оказала незначительное влияние на увеличение несущей способности, и размещение первого слоя на ( u / B = 0,3) ниже основание фундамента привело к максимальному улучшению. Акинмусуру и Акинболаде [57] исследовали влияние использования канатных волокон в качестве армирующих элементов на песчаный грунт; их результаты показали, что предельная несущая способность может быть увеличена до трех раз по сравнению с неармированным грунтом; Оптимальное расстояние между верхними слоями ( и ) было определено равным 0 . 5B , и они показали, что улучшение несущей способности было незначительным, когда количество армирующих слоев было увеличено до трех, что соответствовало глубине воздействия 1 . 75Б . Сакти и Дас [2] провели экспериментальное исследование фундамента из глинистого грунта, армированного геотекстилем. Результаты их испытаний показали, что большинство преимуществ геотекстильного армирования было получено при соотношении расстояния между верхними слоями ( u / B ), равном 0.От 35 до 0,4. Для u / B 0,33 и h / B 0,33, BCR увеличился с 1,1 до 1,5, когда количество слоев увеличилось с 1 до 3, и после этого оставался практически постоянным. Затем определено, что глубина воздействия при укладке геотекстиля составляет 1,0 B . Наиболее эффективная длина геотекстиля равнялась четырехкратной ширине ленточного основания.

Чжоу и Вэнь [58] провели экспериментальное исследование, чтобы изучить влияние использования одного слоя песчаной подушки, армированной геоячейками, на мягкий грунт.Результаты показали, что произошло существенное уменьшение осадки нижележащего мягкого грунта, а коэффициент реакции земляного полотна K30 улучшился на 3000%; деформация уменьшилась на 44%. Более того, Рафтари и др. . [24] провели численный анализ на ленточном основании, поддерживаемом усиленным откосом, с использованием модели грунта Мора – Кулона. Результаты испытаний показали, что осадка фундамента на неармированном склоне более сильная, чем на усиленном.Так как осадка в армированной ситуации с тремя слоями арматуры уменьшилась примерно на 50%. Они сообщили, что для достижения наименьшей осадки оптимальное вертикальное расстояние между георешетками ( х ) должно быть эквивалентно ширине фундамента ( B ). Хинг и др. . [5] провели серию модельных испытаний на ленточных фундаментах, поддерживаемых песком, армированным георешеткой. Результаты испытаний показали, что размещение георешетки на глубине ( d / B ) больше 2.25 не привел к улучшению несущей способности ленточного фундамента. Для достижения максимальной выгоды минимальный коэффициент длины ( b / B ) георешетки должен быть равен 6. BCR, рассчитанный при ограниченном коэффициенте осадки ( s / B ) 0,25, 0,5 и 0,75, составил примерно 67 % –70% от окончательного BCR.

Адамс и Коллин [11] выполнили несколько серий крупномасштабных полевых испытаний. Испытания проводились в бетонном боксе с четырьмя квадратными опорами различных размеров.Для испытаний был выбран мелкодисперсный песок для бетонного раствора с плохой сортировкой. Результаты испытаний показали, что три слоя армирования георешеткой могут значительно увеличить несущую способность и что коэффициент предельной несущей способности (BCR) может быть увеличен до более чем 2,6 для трех слоев армирования. Однако величина осадки, необходимая для этого улучшения, составляла приблизительно 20 мм ( s / B = 5%) и могла быть неприемлемой для некоторых применений фундамента. Результаты также показали, что положительные эффекты армирования при низком коэффициенте осадки ( s / B ) могут быть максимально достигнуты, когда расстояние между верхними слоями меньше 0.25 В . В качестве альтернативы, Arab et al . [27] провели численный анализ на ленточном основании, поддерживаемом песчаным грунтом, с использованием модели затвердевающего грунта. Они сообщили, что для геометрических параметров u / B = h / B = 0,5 и b / B = 4, эффект увеличения количества слоев георешетки ( N ) на несущую способность армированных георешеткой грунтов увеличили несущую способность и немного увеличили общую жесткость армированного песка.Увеличение жесткости георешетки также привело к увеличению BCR. Несмотря на то, что исследования грунтового основания, армированного георешеткой, проводились широко, поведение грунта не отражено полностью, особенно с учетом оптимизированного применения георешетки. Численное моделирование в этом исследовании способствует более глубокому пониманию грунтового основания за счет определения арматуры в моделях грунта.

Численное моделирование

Численное моделирование поведения армированного и неармированного грунтового основания проводилось с использованием программного обеспечения Plaxis.Plaxis — это программа конечных элементов, специально разработанная для анализа деформации и устойчивости в инженерно-геологических задачах [59]. В этом исследовании процесс тестирования включает в себя полное моделирование грунта, усиления георешетки, установки фундамента и приложения нагрузки, как показано на рис. Реальные сценарии можно смоделировать с помощью модели плоской деформации, которая используется в текущей задаче. Модель плоской деформации подходит для реализации с относительно однородным поперечным сечением, схемой нагружения и большой протяженностью модели в направлении, перпендикулярном плоскости модели, где нормальные напряжения полностью учитываются, но смещения и деформации принимаются равными нулю. .

Анализ модели

В Plaxis доступны различные конститутивные модели почвы. С помощью моделирования методом конечных элементов в данной работе была рассмотрена упруго-идеально пластичная модель грунта Мора – Кулона. Конститутивная модель Мора-Кулона широко используется в большинстве инженерно-геологических задач, поскольку исследователи показали, что комбинации напряжений, приводящие к разрушению в образцах грунта при трехосных испытаниях, соответствуют контуру разрушения по критерию Мора-Кулона (шестиугольная форма) Гольдшейдера [60].При использовании конститутивной модели Мора-Кулона в качестве входных данных требуются пять параметров [61]. Эти пять параметров могут быть получены путем анализа основных испытаний грунта, и они состоят из двух параметров жесткости: эффективного модуля Юнга ( E ′) и эффективного коэффициента Пуассона ( v ′) и трех параметров прочности: эффективного сцепления ( c ). ′), Эффективный угол трения ( φ ′) и угол расширения ( ψ ). В 2D-пространстве огибающая разрушения символизирует прямую или слегка изогнутую линию, касающуюся круга Мора или точек напряжения.В диапазонах напряжений в пределах области текучести почвенный материал эластичен. По мере развития критического сочетания напряжения сдвига и эффективного нормального напряжения точка напряжения будет совпадать с зоной разрушения, и предполагается идеально пластичное поведение материала с непрерывным сдвигом при постоянном напряжении. После достижения идеально пластичного состояния материал никогда не сможет вернуться к полностью эластичному поведению без каких-либо необратимых деформаций. Ленточный фундамент моделируется как жесткая плита и в анализах считается очень жестким и грубым.

Детали армированных георешеткой грунтов, рассмотренных в модельных испытаниях, показаны в. В Plaxis армирование георешетки представлено применением специальных натяжных элементов (пятиузловых элементов георешетки). Георешетки имеют только нормальную жесткость и не имеют жесткости на изгиб, которая может выдерживать только растягивающие усилия. Единственное свойство материала георешетки — это упругая осевая жесткость EA . Для моделирования взаимодействия элементов георешетки с окружающей почвой часто бывает удобно комбинировать эти элементы георешетки с интерфейсами.Назначенные границы раздела почва – георешетка показаны на. Каждому интерфейсу присвоена виртуальная толщина, которая представляет собой воображаемый размер, используемый для определения свойств материала интерфейса. Модель упруго-идеально пластическая используется для описания поведения границ раздела при моделировании взаимодействия грунт-георешетка. Кулоновский критерий используется для различения упругого поведения, при котором небольшие смещения могут происходить внутри границы раздела, и пластического поведения границы раздела, когда происходит постоянное скольжение.Параметры границы раздела рассчитываются на основе параметров окружающего грунта с использованием коэффициента взаимодействия R _inter , определяемого как отношение прочности на сдвиг границы раздела к прочности почвы на сдвиг [59]. В этом исследовании используются 15-узловые элементы грунта, а прочность границы раздела установлена ​​вручную. Для реального взаимодействия грунт-конструкция граница раздела слабее и гибче, чем связанный грунт, а это означает, что значение R _inter должно быть меньше 1.Следовательно, R _inter предполагается равным 0,9 в настоящем исследовании.

Интерфейсы, георешетки, основания, точечная нагрузка и стандартные фиксаторы, доступные в Plaxis.

Таблица 1

Подробная информация о программе испытаний модели.

После того, как геометрическая модель полностью определена и свойства материала назначены слоям грунта и структурным объектам, сетка применяется для расчетов методом конечных элементов (КЭ).Plaxis включает в себя процедуру полностью автоматического создания сетки, в которой геометрия дискретизируется на элементы типа базового элемента и совместимые структурные элементы, как показано на. Основным типом элемента сетки, используемой в настоящем исследовании, является треугольный элемент со средним размером от 0,5 до 2 м, который обеспечивает точный расчет напряжений и разрушающих нагрузок. Plaxis предлагает пять различных плотностей ячеек, от очень крупной до очень мелкой. Предварительные расчеты проводились с использованием пяти доступных уровней глобальной грубости сетки, чтобы получить наиболее подходящую плотность сетки и минимизировать влияние зависимости сетки на моделирование методом конечных элементов.В ходе анализа количество треугольных элементов и точек напряжения в модели для каждого участка было изменено в зависимости от плотности сетки и расположения арматуры. показывает изменение количества элементов и точек напряжений в зависимости от плотности сетки моделей трех участков для случая пяти слоев георешетки. Как видно на рисунке, размер сетки оказывает минимальное влияние на результаты после примерно 240 элементов для сайта Башика и 400 элементов для сайтов Аль-Хамедат и Аль-Рашидиа. Для Ba’shiqa это соответствует крупной сетке с уточнением вокруг элементов георешетки и фундамента модели, где ожидаются большие концентрации напряжений, и средней сетке с уточнением как для Аль-Хамедат, так и для Аль-Рашидиа.

Конечноэлементная сетка армированного грунта.

Изменение коэффициента несущей способности в зависимости от плотности сетки (грубости сетки).

Таблица 2

Изменение количества элементов и точек напряжений в зависимости от плотности сетки.

9

3

90

903 89 17664

Смоделированные граничные условия предполагались такими, что вертикальные границы были свободными по вертикали и ограничены по горизонтали, в то время как нижняя горизонтальная граница была полностью фиксированной, как показано на.Рассматриваемые вертикальные границы сетки находились на расстоянии 10 м от центра фундамента с каждой стороны, в то время как нижняя горизонтальная граница находилась на 20 м ниже основания фундамента, так что эти границы не влияют на напряжения и деформации, возникающие в массиве грунта. В исследовании использовалась точечная нагрузка. Конструкция была смоделирована с возрастающей величиной нагрузки до тех пор, пока грунт не достиг неспособности исследовать оседание под действием приложенной нагрузки. После создания геометрической модели и создания сетки конечных элементов необходимо указать начальное напряженное состояние.Начальные условия состоят из двух различных режимов: один режим для создания начального давления воды, а другой режим для задания начальной геометрической конфигурации и создания начального эффективного поля напряжений. Поскольку слои почвы для Аль-Хамедат и Башика сухие, а уровень грунтовых вод на участке Аль-Рашидиа достаточно глубок, чтобы не влиять на поведение фундамента, состояние грунтовых вод было принято как незначительное. Начальные напряжения в грунте генерируются с использованием формулы Джаки, выраженной уравнением 3 (в программном обеспечении Plaxis процедура создания начальных напряжений в грунте часто известна как процедура K ₀ ).

где K ₀ — коэффициент бокового давления грунта, а φ — угол внутреннего трения грунта.

Георешетка полимерная экструдированная двухосная типа BX1500 [62].

Plaxis позволяет выполнять различные типы расчетов методом конечных элементов, такие как расчет пластичности, анализ консолидации, анализ уменьшения Phi-c и динамический расчет. Для текущего исследования был выбран пластический расчет. Для проведения анализа упругопластической деформации следует выбрать пластический расчет.Этот тип расчета подходит для большинства практических геотехнических приложений. В инженерной практике проект делится на фазы проекта. Точно так же процесс расчета в Plaxis также разделен на этапы расчета. В данном исследовании рассматриваются два этапа расчета. Первый — это начальная фаза, которая представляет начальную ситуацию проблемы. Второй этап включает в себя усиление георешетки и приложение нагрузки на внешние линии.

При расчете методом конечных элементов анализ становится нелинейным, если задействован пластический расчет, что означает, что каждый этап расчета должен решаться в этапах расчета (этапах нагрузки).Размер шага и алгоритм решения важны для нелинейного решения. Если шаг вычисления подходящего размера, то количество итераций, необходимых для достижения равновесия, будет небольшим, примерно 5–10, а если шаг большой, то количество требуемых итераций будет чрезмерным, и решение может отличаться. Итерационные параметры в программном обеспечении: желаемый минимум и максимум в первую очередь предназначены для определения того, когда расчет должен включать большие или меньшие шаги. Если расчет может решить шаг нагрузки (следовательно, сходиться) за меньшее количество итераций, чем желаемый минимум, который по умолчанию равен 4, он начинает использовать шаг нагрузки, который в два раза больше.Если, однако, для вычисления требуется больше итераций, чем желаемый максимум, который по умолчанию равен 10 для схождения, вычисление решит выбрать шаг вычисления только половинного размера. Для пластического анализа изменение желаемого минимума или желаемого максимума не влияет на результаты. Пока расчет сходится на каждом шаге, неважно, использует ли расчет много маленьких шагов с несколькими итерациями или ограниченное количество больших шагов с большим количеством итераций на шаг.

Существует несколько процедур для решения задач нелинейной пластичности. Все процедуры основаны на автоматическом выборе размера шага в зависимости от применяемого алгоритма. Предельный уровень продвижения нагрузки — одна из таких процедур, которая используется в текущем анализе. Процедура автоматического определения размера шага используется в основном для этапов расчета, на которых необходимо достичь определенного предельного уровня нагрузки. Процедура завершает расчет при достижении заданного уровня нагрузки или при обнаружении разрушения грунта.Количество дополнительных шагов установлено на 1000, чтобы процесс расчета продолжался до конца до того, как будет достигнуто количество дополнительных шагов. В этой процедуре итерационные параметры установлены на стандартные и показали хорошую производительность при сходимости вычислений. В стандартных настройках допустимая ошибка, которая представляет собой отклонение от точного решения, была установлена ​​на 0,03, коэффициент чрезмерной релаксации, который отвечает за уменьшение количества итераций, необходимых для сходимости, был установлен на 1,2, максимальное количество итераций было установлено на 50, желаемая минимальная и максимальная итерация была установлена ​​на 4 и 10 соответственно, и, наконец, было активировано управление длиной дуги, что важно для сходимости вычислений и точного определения нагрузки при отказе, иначе расчет будет повторяться и нагрузка при отказе будет переоценен.Поэтапная конструкция была выбрана в качестве варианта ввода нагрузки, где можно определить значение и конфигурацию нагрузки, а также состояние отказа, которое необходимо достичь. Поскольку поэтапное строительство выполняется с использованием процедуры предельного уровня увеличения нагрузки, оно контролируется общим множителем (∑Mstage). Этот множитель обычно начинается с нуля и достигает конечного уровня 1,0 в конце фазы расчета. Временной интервал фазы расчета считается нулевым, поскольку анализ модели является пластическим и не включает консолидацию или использование модели ползучести мягкого грунта.

Свойства материала

Почвы были собраны с трех разных участков в Мосуле, Ирак: Аль-Хамедат, Башика и Аль-Рашидия. Мосул расположен в северной части Ирака. Район характеризуется обширными равнинами и антиклиналями. Возле реки Тигр расположены три уровня накопленных террас аллювиальных почв. Большая часть почвы в этом районе умеренно экспансивного типа. Плоские участки между антиклиналями покрыты слоистыми наносами стока, которые включают глину, песок, ил, а иногда и покрыты россыпью гравия.показывает механические и физические свойства почвы, а в таблице S1 показаны пределы Аттерберга и размер зерна для каждого задействованного участка. В данном исследовании использовался бетонный ленточный фундамент шириной B = 600 мм. Свойства фундамента показаны в. Показанные на рисунке двухосные георешетки (Tensar BX1500) использовались для укрепления почвы на всех трех участках. Различные свойства армирования георешеткой, использованные при моделировании методом конечных элементов в данном исследовании, показаны на рис.

Таблица 3

Свойства почвы трех участков по результатам лабораторных испытаний.

Таблица 4

Свойства бетонного основания, используемые в численном анализе.

Таблица 5

Физико-механические свойства георешетки, использованной в этом исследовании.

мм (

мм)5 (1,2)

Предельная несущая способность неармированного грунтового основания

Мейерхоф [63] предложил метод оценки предельной несущей способности ленточного фундамента, включая коэффициент глубины ( D _f ) как:

qu = cNcFcd + qNqFqd + 0,5γBNγFγd

(4)

Коэффициенты несущей способности могут быть заданы следующими соотношениями [63]:

Nq = tan2 (45 + φ2) eπtanφ

(5)

Где:

F _cd F _qd F глубина

Meyerhof [63] коэффициенты глубины могут быть выражены как:

Fcd = 1 + 0.2DfBtan (45 + φ2)

(8)

Fqd = Fγd = 1 + 0,1DfBtan (45 + φ2)

(9)

Используя приведенные выше соотношения, можно рассчитать теоретическую предельную несущую способность неармированных грунтов. .

Предел несущей способности фундамента из армированного грунта

В этом исследовании была принята новая формула несущей способности, разработанная Ченом и Абу-Фарсахом [17] для оценки предельной несущей способности фундамента из армированного грунта. Этот метод учитывает как ограничивающее, так и мембранное влияние арматуры на увеличение предельной несущей способности.Анализ устойчивости предельного равновесия RSFs был выполнен на основе предложенного механизма разрушения. В этом новом методе они рассмотрели механизм разрушения, основанный на предыдущих исследованиях Чена [34], и разрушение при сдвиге при штамповке, за которым следует общее разрушение при сдвиге. Соответствующие формулы можно выразить следующим образом:

qu (R) = qu (UR) + Δqp + Δqt

(10)

qu (UR) = cNC + γ (Df + Dp) Nq + 12γBNγ

(11)

Δqp = 2caDpB + γDp2 (1 + 2DfDp) KstanφB − γDp

(12)

Δqt = ∑i = 1Np (2Tixtanδ + 2TisinαB) + ∑i = Np + 1N (4Tix (u + (i − 1) h − Dp) B2) + ∑ i = Np + 1NT (2TisinξB)

(13)

Tix = [Ticosαi≤NpTisin (π4 + φ2 + β − ξ) sin (π4 + φ2 + β) i> Np]

(14)

β = [0u + (i − 1) h≤Dp + B2tan (π4 + φ2) θu + (i − 1) h≤Dp + B2tan (π4 + φ2), r0eθtanφ = u + (i − 1) hcos (π4 − φ2 − θ). )]

(15)

Применяя вышеуказанные соотношения, можно рассчитать теоретическую предельную несущую способность укрепленного грунтового основания.

Результаты и обсуждения

Результаты, полученные от Plaxis для определения предельной несущей способности и осадки основания, представляли собой кривые осадки армированных и неармированных грунтов на трех упомянутых площадках, а результаты аналитического анализа Уравнение Мейерхофа [63] и метод, полученный Ченом и Абу-Фарсахом [17], были значениями BCR для этих грунтов с усилением георешеткой.

Неармированный грунт

Было проведено три моделирования методом конечных элементов с использованием программного обеспечения Plaxis для оценки предельной несущей способности неармированного грунта для каждого участка.показана деформированная сетка (в масштабе до 15 раз) грунта под действием разрушающей нагрузки. По краям основания можно увидеть небольшой пучок почвы и осадку 57,43 мм, что указывает на разрушение грунта при сдвиге. На рис. И показаны разработанные вертикальное напряжение и вертикальное смещение неармированного грунта, соответственно, при приложении разрушающей нагрузки. На рис. И показаны значения вертикального напряжения и вертикального смещения, соответственно, внутри профиля грунта из-за приложения нагрузки полосы [64].Однако вертикальное напряжение и вертикальное смещение уменьшались с увеличением глубины, как показано на этих рисунках значениями штриховки контуров. Соответствующие напряжения и перемещения в горизонтальном направлении представлены на рис. И соответственно. Максимальные горизонтальные напряжения были сосредоточены непосредственно под основанием на глубине B и по горизонтали шириной B ; кроме того, по штриховке горизонтальных напряжений было ясно, что грунт разрушился под действием местного сдвига.

Деформированная сетка из неармированного грунта при приложении разрушающей нагрузки.

Вертикальное эффективное напряжение, возникающее в неармированном грунте из-за приложения разрушающей нагрузки.

Вертикальное смещение, возникающее в неармированном грунте из-за приложения разрушающей нагрузки.

Горизонтальные эффективные напряжения, возникающие в неармированном грунте из-за приложения разрушающей нагрузки.

Горизонтальное смещение, возникающее в неупрочненном грунте из-за приложения разрушающей нагрузки.

Максимальная часть представленного горизонтального смещения приходилась на поверхность почвы, и это было причиной вспучивания почвы на краях подошвы. Однако эти горизонтальные напряжения и смещения значительно повлияли на поведение георешетки, как будет обсуждаться позже в разделе с усиленным грунтом. Напряжения сдвига и деформации, связанные с разрушением, показаны на рис. И соответственно. Обратите внимание, что максимальные касательные напряжения и деформации или зона сильного сдвига были расположены под краями фундамента и почти распространялись на глубине 2 B по горизонтали на расстоянии B от краев фундамента и значительно уменьшались на нижние глубины.Однако местное разрушение при сдвиге было почти очевидно из штриховки касательных напряжений, показанных на рис. представляет точки пластичности или точки пластичности разрушения, образовавшиеся в массиве грунта под действием разрушающей нагрузки. Пластическая точка — это точка, соответствующая необратимому напряжению и деформации, которая расположена на огибающей Мора-Кулона разрушения (огибающая является функцией угла внутреннего трения сцепления грунта).

Напряжения сдвига, возникающие в неармированном грунте из-за приложения разрушающей нагрузки.

Деформации сдвига, возникающие в неармированном грунте из-за приложения разрушающей нагрузки.

Точки пластика и растяжения, образовавшиеся в неармированном грунте из-за приложения разрушающей нагрузки.

также показывает точки растяжения (точки с черным цветом) на поверхности почвы, которые соответствуют трещинам растяжения (участки напряжений растяжения). Однако эти точки натяжения указывали на то, что грунт разрушился под действием растяжения, а не сдвига.Теоретическая предельная несущая способность неармированного грунта была получена с помощью формул (4) — (9). Параметры прочности на сдвиг (c и φ ) и удельный вес ( γ ), используемые в следующих уравнениях, показаны в.

Участок Аль-Хамедат:

Nq = tan2 (45 + 202) eπtan20 = 6,4

Nc = cot20 (6,4−1) = 14,83

Nγ = (6,4−1) tan1,4 * 20 = 5,39

FcdFqdFγd = 1 глубина стопы (Df = 0)

qu = 40 * 14,83 * 1 + 0 + 0,5 * 17 * .6 * 5,39 * 1 = 620 кН / м2

Площадка в Башике:

Nq = tan2 (45 + 252 ) eπtan25 = 10.66

Nc = cot25 (10,66−1) = 20,72

Nγ = (10,66−1) tan1,4 * 25 = 10,88

FcdFqdFγd = 1 глубина стопы (Df = 0)

qu = 15 * 20,72 * 1 + 0 + 0,5 * 15 * .6 * 10,88 * 1 = 359 кН / м2

Участок Аль-Рашидия:

Nq = tan2 (45 + 282) eπtan28 = 17,81

Nc = cot25 (10,66−1) = 31,61

Nγ = (10,66−1) tan1,4 * 25 = 13,7

FcdFqdFγd = 1asthefootingdepth (Df = 0)

qu = 0 * 31,61 * 1 + 0 + 0,5 * 16 * .6 * 13,7 * 1 = 65KN / m2

Результаты неармированного грунтового основания, полученные численным анализом, и теоретическая предельная несущая способность, полученная Мейерхофом [63], показаны на рис.Здесь можно увидеть, что числовые значения несущей способности были больше, чем теоретические значения. Высокое значение несущей способности может быть связано с тем, что уравнения несущей способности обычно недооценивают (более консервативно) предельную несущую способность грунта [64]. Кривые зависимости давления от осадки из численного анализа неармированных грунтовых оснований трех площадок показаны на рис. Кроме того, эти цифры показывают метод, используемый для определения предельной несущей способности по кривым нагрузки – осадки; он представляет собой консервативное и наиболее реальное состояние отказа.Этот метод представляет собой метод касательных пересечений, разработанный Траутманном и Кулхави [65].

Кривая зависимости давления от оседания и определение предельной несущей способности площадки Аль-Хамедат.

Кривая зависимости давления от оседания и определение предельной несущей способности площадки Башика.

Таблица 6

Расчетная и теоретическая предельная несущая способность грунтов трех участков.

3 903 График зависимости давления от оседания и определение предельной несущей способности участка Аль-Рашидиа.

Из рис. По можно заметить, что почва Аль-Хамедат показывает более высокую несущую способность ( q _u = 640 кПа ), чем два других участка, где почва Ba’shiqah показывает промежуточную несущую способность. значение ( q _u = 365 кПа ), а почва Аль-Рашидия является самой низкой ( q _u = 67 кПа ) среди почв. Это различие может быть связано с характеристиками и свойствами почвы, указанными в таблице S1.Считается, что почва на участке Аль-Хамедат представляет собой твердую глину с высокой степенью сцепления ( c = 40 кПа ), Аль-Рашидиа представляет собой песчаный грунт с большим углом трения ( φ = 28 °) с нулевым сцеплением ( c = 0 кПа), в то время как почва участка Башика классифицируется как глинистая от низкой до средней с относительно низким сцеплением ( c = 15 кПа ) по сравнению с почвой Аль-Хамедат.

Армированный грунт

Было проведено 90 расчетов методом конечных элементов на основе армированного грунта для изучения влияния армирования георешеткой на предельную несущую способность и осадку ленточного фундамента, расположенного на трех упомянутых участках.Деформированная сетка (увеличенная до 10 раз) армированного георешеткой грунта показана на. Кроме того, осадка была уменьшена до 44,68 мм за счет включения арматуры георешетки, где уменьшение осадки было связано с подъемными силами, создаваемыми арматурой георешетки во время деформации и мобилизацией осевых сил растяжения слоев арматуры. Кроме того, просачивание грунта на краях основания уже исчезло, что означает, что грунт не разрушился под действием сдвига, как упоминалось ранее в случае неупрочненного грунта.показаны горизонтальные напряжения, возникающие в массиве укрепленного грунта. Можно видеть, что горизонтальные напряжения были немного увеличены до значения 228,96 кН / м ² из-за передачи части вертикальной нагрузки на горизонтальную нагрузку, переносимую арматурой и, в свою очередь, на окружающий грунт. Кроме того, горизонтальные напряжения были распределены по слоям арматуры шириной 5 B , что указывало на сцепление и взаимодействие слоев почвы и георешетки; в результате силы растяжения внутри арматуры были мобилизованы, как показано на.

Деформированная сетка армированного георешеткой грунта.

Горизонтальное эффективное напряжение, создаваемое в грунте, армированном георешеткой.

Осевая сила в арматуре георешетки.

показывает распределение горизонтальных смещений в армированном грунте. Понятно, что смещение уменьшено до 8,68 мм из-за ограничения слоев арматуры, стрелки почти одинаково распределены по слоям арматуры и небольшие значения смещения, вызванные на поверхности почвы, по сравнению с неармированным состоянием, когда большая часть горизонтального смещения произошла на верхняя часть почвы, вызывающая вспучивание почвы.Следовательно, разрушение грунта при сдвиге предотвращается путем передачи приложенной вертикальной нагрузки к силам растяжения в арматуре георешетки за счет поверхностного трения и опоры между грунтом и арматурой. На рис. И показаны напряжения сдвига и деформации армированного грунта и их распределение вдоль арматуры георешетки, соответственно. Замечено, что области концентрации касательных напряжений и деформаций под фундаментом уменьшаются за счет распределения напряжений и деформаций вдоль и через слои арматуры, что приводит к изменению плоскости разрушения и предотвращает разрушение в армированной зоне.Пластиковые точки в усиленной зоне изображены в. Показано, что точки пластичности сильно концентрируются вдоль армированной зоны, что указывает на экстремальные напряжения, возникающие на границе раздела между почвой и георешеткой. Следовательно, это оправдывает взаимодействие между грунтом и георешеткой и изменение механизма разрушения.

Горизонтальное смещение, возникающее в грунте, армированном георешеткой.

Напряжение сдвига, создаваемое в грунте, армированном георешеткой.

Деформация сдвига, возникающая в грунте, армированном георешеткой.

Пластиковые точки, образовавшиеся в грунте, армированном георешеткой, при приложении нагрузки.

Влияние ширины георешетки

(b) и количества слоев георешетки (N) на предельную несущую способность

Рис. слоев георешетки ( N ) для трех участков Аль-Хамедат, Аль-Рашидиа и Башика, соответственно.Из рисунков 8-9 видно, что увеличенная ширина георешетки (b) и номер георешетки (N) приводит к увеличению BCR для всех трех участков. Кроме того, грунт на Аль-Рашидиа способствует более высокому повышению предельной несущей способности, чем на двух других участках. Улучшение может быть связано с различием свойств почвы и размера зерна, как представлено в таблице S1. Почва Аль-Рашидиа песчаная и имеет угол трения ( φ = 28 °), больший, чем на двух других участках, в которых пассивные силы и силы трения между почвой и георешеткой будут выше, чем на двух глинистых участках [8].Что касается участков Аль-Хамедат и Башика с глинистыми почвами, то почва участка Башика с глинистостью от низкой до средней лучше улучшается, чем грунт участка Аль-Хамедат, который представляет собой твердую глину с точки зрения предельной несущей способности. Следовательно, используя армирование георешеткой со слабой глиной, почва может улучшиться до более жесткой глины. Однако максимальное улучшение предельной несущей способности может быть получено при b / B = 5 для любого номера георешетки на этих трех участках, поэтому оптимальная ширина георешетки (b) для трех участков составляет 5 B в то время как не было оптимального номера георешетки (N) , полученного как N = 5, все три почвы показывают хорошее улучшение несущей способности основания.

BCR vs b / B с другим номером георешетки ( N ) для участка Аль-Хамедат.

BCR vs b / B с другим номером георешетки ( N ) для участка Башика.

BCR vs b / B с другим номером георешетки ( N ) для участка Аль-Рашидиа.

Влияние ширины георешетки

(b) и количества слоев георешетки (N) на осадку основания

Коэффициент уменьшения осадка (SRR%) по сравнению с различной шириной георешетки ( b ) с количеством слоев от 1 до 5 Слои георешетки ( N ) показаны на рис., б — для почв участков Аль-Хамедат, Аль-Рашидия и Башика соответственно.Из этих рисунков видно, что увеличение ширины слоя георешетки (b) и номера георешетки ( N ) приводит к уменьшению осадки основания для трех участков. Как видно из фиг.8, наблюдается уменьшение осадки фундамента (SRR%), полученное на этих трех площадках в результате увеличения ширины арматуры георешетки (b) и количества слоев георешетки ( N ). Показано, что большее уменьшение осадки фундамента при увеличении ширины георешетки (b) достигается за счет грунта участка Башика для первых трех слоев георешетки ( N = от 1 до 3), за которым следует грунт Сайты Аль-Рашидиа и Аль-Хамедат соответственно.В то время как при N = 4 и 5 почва Аль-Рашидиа начала показывать более высокие улучшения, чем почва участка Башика, в отличие от почвы участка Аль-Хамедат, где улучшение было наименьшим.

SRR vs b / B с другим номером георешетки ( N ) для участка Аль-Хамедат.

Сравнение SRR и b / B с другим номером георешетки ( N ) для участка Башика.

Сравнение SRR и b / B с другим номером георешетки ( N ) для участка Аль-Рашидиа.

Разница в SRR% может быть вызвана двумя причинами: хорошим углом трения грунта Башика ( φ = 25 °) и возникновением эффекта глубокой опоры [50] в почве участка Башика, который вызывает общее разрушение грунта при сдвиге ниже армированной зоны. В этом случае натяжение всех слоев георешетки в усиленной зоне будет мобилизовано, поскольку основание выйдет из строя с точки зрения предельной несущей способности после пробивки слоев георешетки.Почва участка Аль-Рашидиа показывает второе более высокое улучшение и при N = 4 и 5, что указывает на более высокое улучшение грунтового поселения. Как указывалось ранее, грунт на участке Аль-Рашидиа песчаный и имеет самый высокий угол трения ( φ ) между двумя другими участками, в которых значение мобилизованного натяжения слоев георешетки в усиленной зоне будет выше, чем это два участка из-за попадания частиц песка в отверстия георешетки. Более того, может возникнуть более высокое сопротивление трению в зоне контакта между почвой и слоями георешетки.С другой стороны, грунт Аль-Хамедат имеет угол трения ( φ = 20 °) ниже, чем у двух других участков, что приводит к меньшему трению в зоне контакта грунта с георешеткой и меньшим пассивным силам на краях ребра георешетки. Таким образом, небольшое улучшение отражается на оседании фундамента, даже несмотря на то, что в этой почве может происходить эффект глубокого залегания.

Из фиг.9 можно также увидеть, что почва Аль-Хамедат демонстрирует лучшее улучшение положения основания, поскольку число георешетки ( N ) увеличивалось, чем приращение ширины георешетки ( b ), в то время как почва Башики была противоположной.Увеличение может быть связано с более высокой прочностью почвы на участке Аль-Хамедат ( c = 40 кПа ), чем почва Башика ( c = 15 кПа ), где на нее могут повлиять количество слоев георешетки ( N ) больше ширины георешетки ( b ). Оптимальная ширина георешетки ( b ) для трех участков при любом номере георешетки также составляет 5 B , в то время как не было получено оптимальное число георешетки ( N ), N = 5 все три почвы показали хорошее улучшение опоры основания.

Коэффициент улучшения (IF)

Коэффициент улучшения (IF) определяется как отношение несущей способности армированного грунта ( q _{усиленного} ) к неармированному грунту ( q _{неармированного} ) при определенные соотношения s / B . Где s / B — отношение осадки фундамента к ширине фундамента. IF при различных соотношениях s / B был рассчитан для сравнения предельной несущей способности грунтов с разным номером георешетки ( N ) на разных уровнях осадки.Вариация IF с отношениями s / B трех сайтов показаны на фиг. Из этих цифр очевидно, что при увеличении осадки основания коэффициент улучшения (предельная несущая способность армированного грунта) увеличивается для любого номера георешетки, и это ожидается, поскольку слоям георешетки требуется осадка основания для мобилизации их сил растяжения, следовательно, повышение устойчивости к приложенным вертикальным нагрузкам. Также можно отметить влияние номера георешетки ( N ), увеличение количества слоев георешетки приводит к увеличению IF, таким образом, уменьшая начальную осадку, необходимую для мобилизации натяжения слоя георешетки и обеспечения устойчивости армированного грунта. сопротивление приложенным нагрузкам даже при очень высокой осадке без обрушения.

Вариация IF по сравнению с s / B с другим номером георешетки ( N ) для участка Аль-Хамедат.

Вариация IF по сравнению с s / B с другим номером георешетки ( N ) для участка Башика.

Вариация IF по сравнению с s / B с другим номером георешетки ( N ) для участка Аль-Рашидиа.

Более того, использование георешетки в почве на участке Аль-Хамедат демонстрирует меньший коэффициент улучшения и достигает очень большого поселения для улучшения несущей способности основания по сравнению с двумя другими участками.Это большое поселение связано с тем, что почва Аль-Хамедат представляет собой очень прочную глину ( c = 40 кПа) с низким углом трения ( φ = 20 °), чем на двух других участках, и, следовательно, требует высокой осадки для мобилизации напряжения в георешетке. слоев, почва Ba’shiqa также глинистая ( c = 15 кПа) с углом трения ( φ = 25 °) лучше, чем грунт Al-Hamedat, поэтому он показал лучшее улучшение предельной несущей способности и более низкое оседание для мобилизации напряжение в слоях георешетки, чем в почве Аль-Хамедат.В то время как почва Аль-Рашидиа показала самое высокое улучшение предельной несущей способности и самое низкое оседание при мобилизации напряжения в слоях георешетки, что связано с почвой Аль-Рашидиа, это песок с более высоким углом трения ( φ = 28 °), кроме того, Георешетка лучше работает с песчаным грунтом из-за угла трения и сцепления частиц с отверстиями георешетки.

Сравнение численного и аналитического анализа

BCR на основе численного анализа с использованием Plaxis и аналитического анализа с применением метода, разработанного Ченом и Абу-Фарсахом [17] для армированных грунтов трех участков, сравниваются на рис. .Эти рисунки показывают изменение BCR численного и аналитического анализа с номером георешетки ( N ) для почв Аль-Хамедат, Аль-Рашидиа и Башика, соответственно.

Сравнение численного и аналитического анализа почвы Аль-Хамедат.

Сравнение численного и аналитического анализа почвы Башика.

Сравнение численного и аналитического анализа почвы Аль-Рашидиа.

На рисунках — видно, что аналитический анализ является почти линейным и показал небольшую разницу с численным анализом, что может быть связано с ограничениями в определении точной глубины продавливания в глинистых грунтах (Аль-Хамедат & Ba’shiqa), что впоследствии приводит к низкому или высокому сопротивлению грунта приложенным нагрузкам. Кроме того, значения угла наклона арматуры георешетки (ξ и α) для глинистых участков (Аль-Хамедат и Башика) и песчаных участков (Аль-Рашидиа) под нагрузкой на фундамент могут быть выбраны не совсем так, как они есть в действительности.Однако общий аналитический анализ показал почти хорошие результаты, близкие к численному анализу.

Заключение

Что касается комплексного анализа методом конечных элементов и аналитического анализа, включение арматуры может улучшить несущую способность основания и уменьшить осадку. Несущая способность и уменьшение осадки армированного грунтового основания для трех участков увеличивались с увеличением ширины слоев георешетки ( b ).Степень улучшения несущей способности и осадки фундамента для каждого участка была разной. Почва участка Аль-Хамедат показала меньшее улучшение, чем два других участка, в то время как почва участка Аль-Рашидиа показала более высокое улучшение. Оптимальная ширина георешетки для всех трех участков составила (5 B ). Увеличение количества слоев георешетки ( N ) привело к повышению несущей способности и уменьшению осадки армированного грунтового основания на всех трех площадках.По мере увеличения количества георешеток степень улучшения несущей способности и осадки фундамента для каждого участка была различной. Почва участка Аль-Хамедат показала меньшее улучшение, чем два других участка, в то время как почва участка Аль-Рашидиа показала более высокое улучшение. Оптимального числа георешеток не было, так как три участка показали хорошее улучшение даже при N = 5. Использование армирования георешеткой с песчаными почвами или слабыми слоями глин привело к лучшему улучшению несущей способности и уменьшению осадки, чем у более сильных слоев. , которым требуется более высокое поселение, чтобы показать свои улучшения; это было ненадежно, потому что фундамент мелкого заложения был почти рассчитан на определенный уровень поселения.BCR из аналитического анализа увеличивались по мере увеличения количества ( N ) и ширины ( b ) георешетки. Их приращение было почти линейным и показало приемлемые значения, которые близко соответствовали BCR из численного анализа. Это исследование убедительно доказывает, что усиление георешетки потенциально способствует улучшению грунтового основания, однако напрямую не зависит от ширины и количества только георешетки. Различные свойства почвы и размер основания также влияют на значения BCR и SRR.Общие выводы дополняют преимущество эффективного применения укрепленных грунтовых оснований.

Вспомогательная информация

S1 Таблица

Пределы Аттерберга и анализ размера зерна почв трех участков.

(DOCX)

Заявление о финансировании

Инициалы автора: AMT Номер гранта: GGPM-2018-039 Спонсор: Universiti Kebangsaan Malaysia URL: https://www.ukm.my/portal/ Роль спонсора: Оплата сборов за публикацию и предоставить проектное оборудование.

Доступность данных

Все соответствующие данные находятся в документе.

Ссылки

1. Гвидо В. А., Чанг Д. К. и Суини М. А.
Сравнение плит земли, армированных георешеткой и геотекстилем. Канадский геотехнический журнал, 1986, 23 (4): 435–440. [Google Scholar] 3. Хуанг К. и Тацуока Ф.
Несущая способность усиленного горизонтального песчаного грунта. Геотекстиль и геомембраны, 1990, 9 (1): 51–82. [Google Scholar] 4. Мандал Дж. Н. и Сах Х. С.
Испытания несущей способности глины, армированной георешеткой.
Геотекстиль и геомембраны, 1992, 11 (3): 327–333. [Google Scholar] 5.Кхинг К. Х., Дас Б. М., Пури В. К., Кук Э. Э. и Йен С. С.
Несущая способность ленточного фундамента на песке, армированном георешеткой. Геотекстиль и геомембраны, 1993, 12 (4): 351–361. [Google Scholar] 6. Омар М. Т., Дас Б. М., Пури В. К. и Йен С. К.
Предельная несущая способность фундаментов мелкого заложения на песке с армированием георешеткой. Канадский геотехнический журнал, 1993, 30 (3): 545–549. [Google Scholar] 7. Шин Э., Пинкус Х., Дас Б., Пури В., Йен С. К. и Кук Э.
Несущая способность ленточного фундамента по глине, армированной георешеткой.Журнал геотехнических испытаний, 1993, 16 (4): 534. [Google Scholar] 8. Дас Б. М. и Омар М. Т.
Влияние ширины фундамента на модельные испытания на несущую способность песка с армированием георешеткой.
Геотехническая и геологическая инженерия, 1994, 12 (2): 133–141. [Google Scholar] 9. Йетимоглу Т., Ву Дж. Т. Х. и Сагламер А.
Несущая способность прямоугольных фундаментов на песке, армированном георешеткой. Журнал геотехнической инженерии, 1994, 120 (12): 2083–2099. [Google Scholar]

10. Дас, Б. М., Шин, Э.К. и Сингх, Г. Ленточный фундамент на глине, армированной георешеткой: предварительная процедура проектирования. Международное общество морских и полярных инженеров. Шестая Международная конференция по морской и полярной инженерии, 1996 г., 26–31 мая, Лос-Анджелес, Калифорния, США.

11. Адамс М. Т. и Коллин Дж. Г.
Испытания под нагрузкой большой модели распределительного фундамента на геосинтетических основаниях из армированного грунта. Журнал геотехнической и геоэкологической инженерии, 1997, 123 (1). [Google Scholar] 12. Зайни М. И., Каса А. и Наян К.ЯВЛЯЮСЬ.
Прочность на сдвиг границы раздела геосинтетической глиняной облицовки (GCL) и остаточного грунта. Международный журнал передовых наук, инженерии и информационных технологий, 2012 г.
2 (2): 156–158. [Google Scholar] 13. Се Л., Чжу Ю., Ли Ю. и Су Т. С.
Экспериментальное исследование давления кровати вокруг геотекстильного матраса с наклонной пластиной. PLoS ONE, 2019, 14 (1): e0211312
10.1371 / journal.pone.0211312
[Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 14. Бинке Дж. И Ли К. Л.
Испытания несущей способности армированных земляных плит.Журнал геотехнической и геоэкологической инженерии, 1975, 101 (Протокол ASCE # 11792). [Google Scholar] 16. Михаловски Р. Л.
Предельные нагрузки на грунты с усиленным фундаментом. Журнал геотехнической и геоэкологической инженерии, 2004, 130 (4): 381–390. [Google Scholar] 17. Чен К. и Абу-Фарсах М.
Анализ предельной несущей способности ленточных опор на фундаменте из армированного грунта. Почвы и фундаменты, 2015, 55 (1): 74–85. [Google Scholar] 18. Лав Дж. П., Берд Х. Дж., Миллиган Г. У. Э. и Хоулсби Г.Т.
Аналитические и модельные исследования армирования слоя сыпучей насыпи на мягком глиняном земляном полотне. Канадский геотехнический журнал, 1987, 24 (4): 611–622. [Google Scholar] 19. Махарадж Д. К.
Нелинейный конечно-элементный анализ опор полосы на армированной глине. Электронный журнал геотехнической инженерии, 2003, 8. [Google Scholar] 20. Эль Савваф М. А.
Поведение ленточного фундамента на песке, армированном георешеткой, над мягким глиняным откосом. Геотекстиль и геомембраны, 2007, 25 (1): 50–60. [Google Scholar] 21.Ахмед А., Эль-Тохами А. М. К. и Марей Н. А.
Двумерный конечно-элементный анализ лабораторной модели насыпи. В геотехнической инженерии для смягчения последствий стихийных бедствий и реабилитации, 2008, 10.1007 / 978-3-540-79846-0_133 [CrossRef] [Google Scholar] 22. Аламшахи С. и Хатаф Н.
Несущая способность ленточных фундаментов на песчаных откосах, армированных георешеткой и сеткой-анкером. Геотекстиль и геомембраны, 2009, 27 (3). [Google Scholar] 23. Чен К. и Абу-Фарсах М.
Численный анализ для изучения масштабного эффекта неглубокого фундамента на армированных грунтах.
Рестон, Вирджиния: Материалы конференции ASCE Geo-Frontiers 2011, март.
13–16, 2011 г., Даллас, Техас | г 20110000.[Google Scholar] 24. Рафтари М., Кассим К. А., Рашид А. С. А. и Моайеди Х.
Устройство фундаментов мелкого заложения у укрепленных откосов. Электронный журнал геотехнической инженерии, 2013, 18. [Google Scholar] 26. Хусейн М.Г. и Мегид М.А.
Трехмерный метод конечных элементов для моделирования двухосной георешетки с применением к грунтам, армированным георешеткой. Геотекстиль и геомембраны, 2016, 44 (3): 295–307. [Google Scholar] 27. Араб М. Г., Омар М. и Тахмаз А.
Численный анализ фундаментов мелкого заложения на грунте, армированном георешеткой.Сеть конференций MATEC, 2017, 120. [Google Scholar] 28. Каса А., Чик З. и Таха М. Р.
Глобальная устойчивость и осадка сегментных подпорных стен, армированных георешеткой. ТОЖСАТ, 2012, 2 (4): 41–46. [Google Scholar]

29. Видаль, М. Х. Развитие и будущее армированной земли. Труды симпозиума по укреплению грунта на ежегодном съезде ASCE, Питтсбург, Пенсильвания, 1978, стр. 1–61.

30. Кернер Р. М., Карсон Д. А., Даниэль Д. Э. и Бонапарт Р.
Текущее состояние тестовых участков Цинциннати GCL.Геотекстиль и геомембраны, 1997, 15 (4–6), 313–340. [Google Scholar] 31. Бушехриан А. Х., Хатаф Н. и Гахрамани А.
Моделирование циклического поведения фундаментов мелкого заложения, опирающихся на геомеш и песок, армированный сеткой-анкером. Геотекстиль и геомембраны, 2011, 29 (3): 242–248. [Google Scholar] 34. Чен К., Абу-Фарсах М. Ю., Шарма Р. и Чжан Х.
Лабораторные исследования поведения фундаментов на геосинтетически армированных глинистых грунтах. Отчет об исследованиях в области транспорта: Журнал Совета по исследованиям в области транспорта, 2004 г., 2007 г., (1): 28–38.[Google Scholar] 35. Алаваджи Х. А.
Испытания модели пластиной нагрузки на складном грунте. Журнал Университета Короля Сауда — Технические науки, 1998, 10 (2). [Google Scholar] 36. Аббас Дж. М., Чик З. Х. и Таха М. Р.
Моделирование и анализ одиночной сваи, подверженной боковой нагрузке. Электронный журнал геотехнической инженерии, 2008, 13 (E): 1–15. [Google Scholar] 37. Росьиди С. А., Таха М. Р. и Наян К. А. М.
Эмпирическая модельная оценка несущей способности осадочного остаточного грунта методом поверхностных волн.Jurnal Kejuruteraan, 2010, 22 (2010): 75–88. [Google Scholar] 38. Хаджезаде М., Таха М. Р., Эль-Шафи А. и Эслами М.
Модифицированная оптимизация роя частиц для оптимального проектирования опор и подпорной стены. Журнал Чжэцзянского университета: Science A, 2011, 12 (6): 415–427. [Google Scholar] 39. Джох С. Х., Хванг С. К., Хассанул Р. и Рахман Н. А.
Построение поперечного сечения модуля упругости железнодорожного полотна под балластом для определения возможной осадки. Журнал Корейского общества железных дорог, 2011, 14 (3): 256–261.[Google Scholar] 40. Чик З., Альджанаби К. А., Каса А. и Таха М. Р.
Десятикратная перекрестная проверка искусственной нейронной сетью, моделирующей расчетное поведение каменной колонны под насыпью шоссе. Арабский журнал наук о Земле, 2013, 7 (11): 4877–4887. [Google Scholar] 41. Ли Ю. П., Ян Ю., Йи Дж. Т., Хо Дж. Х., Ши Дж. Ю. и Го С. Х.
Причины проникновения самоподъемных фундаментов в глины после монтажа. PLoS ONE, 2018, 13 (11): e0206626
10.1371 / journal.pone.0206626
[Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 42.Азриф М., Закиран М. Н. Ф., Сякира М. Р. Н., Азван С. М., Нур Р. К., Ли Э. К. и др.
Применение геофизических исследований к возникновению поселений — тематическое исследование на 2-м Азиатско-Тихоокеанском совещании EAGE-GSM по приповерхностной геонауке и инженерии (2-е Азиатско-Тихоокеанское совещание EAGE-GSM по приповерхностной геонауке и инженерии). Европейская ассоциация геологов и инженеров, EAGE, 2019. [Google Scholar] 43. Чжаньфан Х., Сяохун Б., Чао Ю. и Яньпин В.
Вертикальная несущая способность фундамента из свайно-разжижаемого песчаного грунта при горизонтальной сейсмической силе.PLoS ONE, 2020, 15 (3): e0229532
10.1371 / journal.pone.0229532
[Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 44. Ли К., Манджунатх В. и Девайкар Д.
Численные и модельные исследования ленточного фундамента, поддерживаемого системой армированного зернистого заполнителя — мягкий грунт. Канадский геотехнический журнал, 2011 г., 36: 793–806. [Google Scholar] 45. Куриан Н. П., Бина К. С. и Кумар Р. К.
Осадка армированного песка в фундаментах. Журнал геотехнической и геоэкологической инженерии, 1997, 123 (9): 818–827.[Google Scholar] 46. Зорнберг Дж. & Лещинский Д.
Сравнение международных критериев проектирования геосинтетических армированных грунтовых конструкций. В: Ochiai et al. (ред.) Ориентиры в укреплении земли, 2003, 2: 1095–1106. [Google Scholar] 47. Лещинский Д.
О глобальном равновесии в конструкции армированной геосинтетической стены. J. Geotech. Geoenviron. Англ. ASCE, 2009, 135 (3): 309–315. [Google Scholar] 48. Ян К.Х.
Утомо П. и Лю Т.Л.
Оценка подходов к расчету на основе равновесия сил и деформации для прогнозирования нагрузок арматуры в геосинтетических конструкциях из армированного грунта.j.GeoEng, 2013, 8 (2): 41–54. [Google Scholar] 49. Sieira A.C.F.
Вытягивание геотекстиля: численный прогноз. Int. J. Eng. Res., 2016, Appl. 6 (11–4): 15–18. [Google Scholar] 50. Шарма Р., Чен К., Абу-Фарсах М. и Юн С.
Аналитическое моделирование фундамента, армированного георешеткой. Геотекстиль и геомембраны, 2009, 27 (1): 63–72. [Google Scholar] 51. Лю С. Ю., Хан Дж., Чжан Д. В. и Хун З. С.
Комбинированный метод DJM-PVD для улучшения мягких грунтов. Geosynthetics International,
2008, 15 (1): 43–54.[Google Scholar] 52. Роу Р. К. и Таечакумторн К.
Комбинированное действие PVD и арматуры на насыпи на чувствительных к скорости грунтов. Геотекстиль и, 2008, 26 (3): 239–249. [Google Scholar] 53. Ван Ч., Ли Х., Сюн З., Ван Ч., Су Ч. и Чжан Ю.
Экспериментальное исследование влияния цементной арматуры на сопротивление сдвигу трещиноватого горного массива. PLoS ONE, 2019, 14 (8): e0220643
10.1371 / journal.pone.0220643
[Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 54. Ван Ю., Гэ Л., Ченди С., Ван Х., Хань Дж. И Го З.
Анализ гидравлических характеристик улучшенного песчаного грунта с мягкими породами.
PLoS ONE, 2020, 15 (1): e0227957
10.1371 / journal.pone.0227957
[Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 55. Хан Дж., Покхарел С. К., Ян Х., Манандхар К., Лещинский Д., Халахми И. и др.
Характеристики оснований из RAP, армированных геоячейками, на слабом грунтовом полотне при полномасштабных нагрузках от движущихся колес. Журнал материалов в гражданском строительстве, 2011, 23 (11): 1525–1534. [Google Scholar] 56. Ван Дж.К., Чжан Л. Л., Сюэ Дж. Ф. и Йи Т.
Нагрузочно-осадочная реакция неглубоких квадратных фундаментов на песке, армированном георешеткой, при циклической нагрузке. Геотекстиль и геомембраны, 2018, 46 (3): 586–596. [Google Scholar] 57. Акинмусуру Дж. О. и Акинболаде Дж. А.
Устойчивость нагруженных опор на армированном грунте. Журнал геотехнической и геоэкологической инженерии, 1981, 107 (ASCE 16320 Proceeding). [Google Scholar] 58. Чжоу Х. и Вэнь Х.
Модельные исследования песчаной подушки, армированной георешеткой или геоячейками, на мягком грунте.Геотекстиль и геомембраны, 2008, 26 (3): 231–238. [Google Scholar] 59. Бринкгрев Р. Б. Дж. И Вермеер П. А.
Конечно-элементный код для анализа грунтов и горных пород. AA Balkema, Роттердам, Нидерланды, 1998. [Google Scholar]

61. Brinkgreve, RBJ, Kumarswamy, S., Swolfs, WM, Waterman, D., Chesaru, A., Bonnier, PG, et al., 2014, Plaxis 2014. PLAXIS bv, Нидерланды.

64. Буссинеск, Дж. Применение потенциалов с учетом равновесия и движения твердых эластичных материалов, Готье-Виллар, Париж, (1883).

65. Траутманн К. Х. и Кулхоуи Ф. Х.
Поведение при подъеме нагрузки-смещения оснований с насыпью. Журнал геотехнической инженерии, 1988, 114 (2): 168–184. [Google Scholar]

Численный анализ несущей способности многополосного фундамента на неармированных и армированных песчаных пластах

Модель конечных элементов используется для определения влияния угла расширения, угла внутреннего трения и расстояния между опорами на характеристики ленточного фундамента. поддерживается неармированным и армированным песком.Кроме того, также представлено изменение распределения напряжения и осадки в различных случаях.

Влияние угла расширения (ψ) на значение N

_γ для одиночной опоры на армированном и неармированном песке

В этом разделе представлены результаты исследования влияния угла дилатансии на предельную несущую способность одиночной опора на неармированные и армированные песчаные пласты. Хорошо известно, что во время сдвига положительный угол расширения относится к расширению почвы, а отрицательный — к тому, что почва, в которой чистое движение частиц вызывает сжатие [42].Определение дилатансии почвы обычно извлекается из существующих соотношений напряжение-сдвиг. Пиковая прочность почвы обычно связана с максимальной скоростью расширения. Большое внимание было уделено взаимосвязи между углом трения (ϕ) и углом расширения (ψ) [38, 39, 43]. Различное понимание относительно определения дилатансии почвы было зарегистрировано из-за нескольких влияющих факторов. Большинство соотношений показали значительное влияние напряженного состояния, плотности почвы, формы частиц и содержания мелких частиц на дилатансию почвы.Кроме того, взаимодействие между арматурой грунта и прилегающим грунтом изменяет поведение дилатансии грунта, при котором увеличивается объем грунта в плоскости разрушения, что приводит к увеличению угла расширения [44]. Поэтому в этом разделе исследуется диапазон угла расширения, чтобы оценить его влияние на реакцию опоры. Значения коэффициента несущей способности N _γ представлены на рис. 5 для различных значений ϕ из-за изменения угла дилатансии. Хотя во многих исследованиях угол расширения принимался равным нулю, отрицательный угол расширения, как показано на рис.5d, приемлемо для довольно рыхлого песка из-за его усадочных свойств при сдвиге. На рис. 5 показано значительное увеличение N _γ с увеличением угла дилатансии для случая армированного песка. Это может быть связано с увеличением дилатансии из-за увеличения ограничивающего эффекта армирования. Очевидно, что влияние изменения угла дилатансии в случае армированного песка больше, чем в случае неармированных песчаных пластов. Тщательный анализ данных, представленных на рис.5 показывает, что более высокие значения N _γ наблюдались с увеличением количества армирующих слоев. Кроме того, взаимосвязь между N _γ и углом расширения следует за тремя этапами. На первом и третьем этапах наблюдалось небольшое увеличение N _γ по мере увеличения дилатансии. Третья стадия, по-видимому, начинается при угле расширения около 20 °, 15 °, 10 ° и 5 ° для ϕ = 40 °, 35 °, 30 ° и 25 ° соответственно. В то время как вторая стадия, по-видимому, является переходной зоной, которая характеризовалась значительным увеличением N _γ с увеличением угла расширения, но это зависело от угла трения грунта и количества слоев армирования.Резкое увеличение N _γ во время переходной зоны можно объяснить увеличением объема почвы при сдвиге, что привело к уменьшению эффекта провисания [45]. Следовательно, будут минимальные значения для угла расширения для преодоления эффекта провисания в различных армированных грунтах в зависимости от состояния уплотнения грунта и количества слоев армирования.

Рис. 5

Влияние угла внутреннего трения и угла расширения на коэффициент несущей способности, N _γ , для одиночной опоры, опирающейся на армированный и неармированный песок

Коэффициент полезного действия (

ζ ) для многополосного фундамента на армированном песке

На рисунке 6 показано влияние столкновения между опорами на предельную несущую способность, которая оценивается с использованием коэффициента эффективности ( ζ ).Коэффициент полезного действия ( ζ ) является безразмерным коэффициентом и определяется как отношение предельной несущей способности одного фундамента в группе ленточных фундаментов над армированными песчаными слоями к той, которая наблюдается для одиночного фундамента в тех же условиях. Следует отметить, что коэффициент полезного действия был выражен как функция отношения расстояний, которое часто принимается как отношение расстояния в свету к ширине основания. На рисунке 6 показана величина ( ζ ) для различных значений угла трения с изменяющимся отношением зазоров (S / B).Можно заметить, что для всех случаев значение ( ζ ) больше 1 и увеличивается с уменьшением значения (S / B). Очень ограниченное взаимодействие между соседними опорами наблюдалось на расстоянии, которое было вдвое или более ширины опоры. Результаты показывают, что угол трения играет важную роль во взаимодействии между опорами и, следовательно, в коэффициенте эффективности. Коэффициент полезного действия всегда увеличивается с увеличением угла трения. В случае песчаного пласта с углом трения 40o коэффициент полезного действия варьировался от 204 до 1 для случая N = 1 и от 232 до 1 для песчаных пластов с двумя слоями армирования.С другой стороны, для других значений угла трения (ϕ) было обнаружено, что значения коэффициента полезного действия находятся в диапазоне от 1 до 6,8 для случая N = 1 и от 1 до 18 для случая N = 2. Можно заметить, что увеличение количества слоев армирования не помогло в рыхлых песках, тогда как оно хорошо работало в песках средней и плотной с ϕ> 30 °. Те же результаты проиллюстрированы в другой форме на рис. 7, тогда как коэффициент полезного действия связан с углом внутреннего трения, и можно наблюдать ту же тенденцию.Понятно, что коэффициент полезного действия увеличивается с уменьшением расстояния между несколькими опорами, количества слоев усиления и угла трения.

Рис. 6

Коэффициент эффективности для армированного песка с изменением угла внутреннего трения и расстояния между опорами (S / B)

Рис.7

Коэффициент эффективности для неармированного и армированного в зависимости от угла внутреннего трения

Рисунок 8 иллюстрирует пример распределения касательного напряжения в неармированных и армированных песчаных пластах.Можно отметить, что напряжение сдвига t _xy вдоль вертикальных плоскостей при граничном условии (ось симметрии) становится равным нулю.

Рис.8

Распределение касательного напряжения для группы ленточных фундаментов

Распределение нормальных напряжений (σ _y ) под близко расположенными ленточными фундаментами как для армированных, так и для неармированных грунтовых пластов представлено на рис. 9 и 10. Можно заметить, что армирующие слои играют важную роль в перераспределении напряжения.При том же уровне приложенной нагрузки на рис. 9 показано сравнение неармированного и армированного песка (N = 1, 2) с точки зрения σ _y для случая ϕ = 30 ° и S / B = 0,3. Все три корпуса нагружены предельным опорным давлением, которое было определено на неармированном песчаном слое. Как показано в, максимальное значение σ _y для армированного грунта уменьшилось на 39,7% и 42,6% для случаев песчаных пластов с одним и двумя слоями армирования соответственно по сравнению с таковыми на неармированных песчаных пластах.Это может быть связано с влиянием армирования на поперечное распространение индуцированного напряжения, чем это происходит на неармированном грунте, то есть объем грунта, который выдерживает нагрузку на опору, больше из-за кажущейся когезии, вызванной армированием. Другими словами, для неармированного песка прилагаемое давление на опору распределяется по относительно небольшой площади, которая зависит от угла трения и глубины от нижней части опоры. С другой стороны, в случае армированного песка на механизм передачи нагрузки сильно влияет наличие армирующих слоев.Создание касательных напряжений на обеих сторонах армирующих слоев приводит к перераспределению напряжений по большей зоне. Кроме того, введение армирующих слоев увеличивает ограничивающее напряжение вокруг нагруженной области по сравнению с неармированным песком при том же уровне нагрузки и глубине.

Рис. 9

Распределение нормальных напряжений для армированного и неармированного песка при одинаковом уровне нагрузки для случая ϕ = 30 °, S / B = 0,3

Рис. 10

Распределение нормальных напряжений для армированного и неармированного песка при предельной несущей способности для случая ϕ = 30 °, S / B = 0.3

На рис. 11 показано распределение горизонтального движения грунта Ux для тех же случаев при тех же условиях, чтобы подчеркнуть сдерживающий эффект, вызванный арматурой. Это ясно показывает, что горизонтальное движение под ленточным фундаментом сильно зависит от армирования грунта. При этом горизонтальное смещение по сравнению с неармированным песчаным пластом уменьшилось на 57,6% и 61,8% на усиленном песчаном пласте с одним и двумя слоями армирования соответственно. Можно сделать вывод, что наличие армирующих слоев увеличивает взаимодействие между близко расположенными основаниями и вызывает заметное ограничение, которое, в свою очередь, значительно увеличивает сопротивление грунта приложенному опорному давлению.

Рис. 11

Распределение горизонтального смещения (Ux) для армированного и неармированного песка при одинаковом уровне нагрузки для случая ϕ = 30 °, S / B = 0,3

С другой стороны, на рис. 10 показано распределение σ _yu внутри массива грунта при предельной несущей способности для каждого случая. Можно заметить, что отношения между максимальным нормальным напряжением на армированном песчаном слое и неармированном песчаном слое составляют 1,57 и 2,74 для одного и двух слоев армирования соответственно.Кроме того, из-за армирующих материалов сцепление между частицами грунта увеличивается, что приводит к более глубокому распределению напряжений в случае укрепленных слоев, чем это наблюдается на неармированном песчаном грунте.

Эквивалентное сцепление для армированного песка

В этом разделе представлен эквивалентный подход для оценки предельной несущей способности ленточного основания на армированном песке, чтобы избежать моделирования сложных взаимодействий между грунтом и слоями арматуры.Улучшение предельной несущей способности за счет армирования достигается за счет предположения очевидного сцепления. При этом глубина армирования (d) заменяется эквивалентным слоем с однородными свойствами. Прочностные характеристики определяются как углом трения (ϕ), так и сцеплением (c). {\ prime} $$

(4)

, где r обозначает армированный состав, τ _r = прочность на сдвиг; c _r = кажущееся сцепление, σ ′ = эффективное нормальное напряжение.Несколько исследований были выполнены для изучения характеристик прочности на сдвиг армированного грунта путем проведения испытаний на сдвиг и трехосных испытаний [47, 48].

В этом численном анализе была добавлена ​​кажущаяся когезия наряду с углом внутреннего трения песка для моделирования преимуществ армирования в попытке упростить моделирование и затраты на вычисления взаимодействий между слоями арматуры и прилегающими грунтами.

Основано на результатах, полученных Das et al. [20], которые обсуждались в разд.4.2 оценивается применимость подхода эквивалентной сплоченности. Их экспериментальное исследование моделируется путем выполнения настоящей численной модели без армирования для прогнозирования эквивалентного сцепления, которое представляет собой повышение предельной несущей способности, вызванное армированием. В таблице 2 приведены значения эквивалентного сцепления (c _re ) при изменении количества армирующих слоев для армированного песка (ϕ = 41 °, u = h = 25,4 мм). На рисунке 12 показано хорошее согласие между результатами, предсказанными с помощью аналогичного подхода.Поэтому он предположил, что подход эквивалентности кажется многообещающим и может значительно сократить время вычислений. Дальнейшие исследования проводятся для полной оценки с использованием данных экспериментов.

В таблице 2 приведены значения эквивалентной когезии (c _{относительно} ) при изменении количества армирующих слоев
Рис. 12

Эквивалентный подход по сравнению с Das et al. [20]

Проектирование фундаментов зданий

Проектирование фундаментов зданий

Проектирование фундаментов зданий

Основное назначение фундамента здания или другого сооружения — безопасная передача нагрузки на грунт.Собственная нагрузка на крышу, пол и несущие стены, а также действующая на эти элементы нагрузка передаются сначала на фундамент, а затем на слои грунта, поддерживающие здание. Чтобы обеспечить устойчивость и безопасность конструкции, безопасная несущая способность грунта должна быть больше, чем напряжение в грунте из-за нагрузки здания.
Для жилых, промышленных и коммерческих зданий используются несколько типов фундаментов, выбор конкретного типа зависит от таких факторов, как:

• Форма строительства
• Строительная нагрузка
• Тип недр
• Близость существующих построек, если таковые имеются.
• Экономика

Самыми распространенными типами фундаментов для жилых и легких коммерческих зданий являются ленточный и блочный фундамент соответственно. В этом разделе будет обсуждаться конструкция этих двух фундаментов.
На рис. 4-1 показан узкий ленточный фундамент, представляющий собой длинную полосу бетона, поддерживающую стены малоэтажного жилого дома. Его также можно использовать для других построек, если факторы благоприятствуют такому выбору. От стены нагрузка распределяется на фундамент под углом 45º, как показано на Рисунке Приложение7.1а. Плоскости, по которым распределяется нагрузка, называются плоскостями сдвига. Фундамент должен быть спроектирован таким образом, чтобы плоскости среза проходили через нижние углы полосы. Если расчетная ширина фундамента слишком велика, как в случае более слабых грунтов, обычная бетонная полоса может прогнуться и потрескаться, как показано на рисунке Приложение 7.1b. Бетон можно сделать более прочным при растяжении, обеспечив стальную арматуру в зоне растяжения.

Согласно СНиП конструкция ленточного фундамента должна удовлетворять следующим условиям *:
i) Выступы бетонной полосы по обе стороны от стены должны быть одинаковыми.
ii) Толщина бетонной полосы должна быть равна выступу (D = P) или 150 мм, в зависимости от того, что больше. Это означает, что минимальная толщина ленточного фундамента составляет 150 мм.
Пример 1:
Проектировать ленточный фундамент жилого дома с учетом следующих условий:
i) Стены представляют собой полые стенки толщиной 275 мм.
ii) Строительная нагрузка, включая статическую нагрузку на фундамент, составляет 40 кН / м.
iii) Безопасная несущая способность грунта 80 кН / м2
Решение:
Поскольку стены и фундамент очень длинные, расчеты основаны на длине стены / фундамента 1 м.Площадь фундамента можно определить по формуле:
Площадь фундамента здания =
= = 0,5 м2
Площадь ленточного фундамента = ширина × 1 м длина = 0,5 м2
Следовательно, ширина фундамента = 0,5 м2
Это минимальное требование.
Обычно используется фундамент шириной 600 мм. Каждая проекция будет:
(600 — 275) ÷ 2 = 162,5 мм
Плоскости сдвига нанесены под углом 45º от точек c и d, как показано на Рисунке App7.2, и вертикальные линии, проведенные из точек a и b. Эти линии пересекаются в точках e и f, которые соединяются для завершения проектирования фундамента.
Толщина бетонной полосы в этом случае составляет 162,5 мм, которую можно увеличить до 170 мм.
Подушечный фундамент
Падовый фундамент, также известный как изолированный фундамент, используется для колонн мало- и среднеэтажных каркасных зданий. Для легких конструкций может использоваться обычный или железобетон, а для более тяжелых — железобетон.

Неармированные опорные площадки рассчитаны на то, чтобы в бетоне не возникало напряжения. Толщина определяется, как указано в конструкции ленточного фундамента. Номинальное армирование по-прежнему требуется для контроля термического растрескивания бетона.
Пример 2:
Разработайте подушечный фундамент для колонны 300 × 300 мм, выдерживающей нагрузку 500 кН. Безопасная несущая способность грунта — 200 кН / м2.
Решение:
Площадь подушечного фундамента =
= = 2.5 кв.м
Квадратная площадка обычно предусмотрена для квадратной колонны.
Сторона квадратной площадки = 1,6 м или 1600 мм
Толщина подушки может быть определена путем нанесения плоскостей сдвига под углом 45º, как показано на рисунке Приложение7.3. Чтобы плоскости среза проходили через нижние углы подушки, толщина D должна быть равна выступу P.
Выступ P = (1600 — 300) ÷ 2 = 650 мм.
Толщина подушечного фундамента D = P = 650 мм.

* Выдержка воспроизведена из Строительных норм (2000 г.), Утвержденный документ A — Структура, Департамент по делам сообществ и местного самоуправления в соответствии с Лицензией открытого правительства v 1.0. Веб-сайт: www.nationalarchives.gov.uk

Источник: http://www.wiley.com/legacy/wileychi/virdi/supp/others/design_of_building_foundations.doc

Веб-сайт для посещения: http://www.wiley.com/

Автор текста: указан в исходном документе указанного текста

Если вы являетесь автором приведенного выше текста и не соглашаетесь делиться своими знаниями для обучения, исследований, стипендий (для добросовестного использования, как указано в авторских правах США), отправьте нам электронное письмо, и мы удалим ваши текст быстро.Добросовестное использование — это ограничение и исключение из исключительного права, предоставленного законом об авторском праве автору творческой работы. В законах США об авторском праве добросовестное использование — это доктрина, которая разрешает ограниченное использование материалов, защищенных авторским правом, без получения разрешения от правообладателей. Примеры добросовестного использования включают комментарии, поисковые системы, критику, репортажи, исследования, обучение, архивирование библиотек и стипендии. Он предусматривает легальное, нелицензионное цитирование или включение материалов, защищенных авторским правом, в работы другого автора в соответствии с четырехфакторным балансирующим тестом.(источник: http://en.wikipedia.org/wiki/Fair_use)

Информация о медицине и здоровье, содержащаяся на сайте , носит общий характер и цель, которая является чисто информативной и по этой причине не может ни в коем случае заменять совет врача или квалифицированного лица, имеющего законную профессию.

Проектирование фундаментов зданий

Тексты являются собственностью соответствующих авторов, и мы благодарим их за предоставленную нам возможность бесплатно делиться среди студентов, преподавателей и пользователей Интернета, их тексты будут использоваться только в иллюстративных образовательных и научных целях.

Вся информация на нашем сайте предназначена для некоммерческих образовательных целей

Проектирование фундаментов зданий

Как это сделать правильно: использование арматуры в фундаменте

Один из наших геодезистов недавно испытал некоторый шок, когда посетил участок для пристройки дома.

Их вызвали для проверки арматуры перед бетонированием фундамента, но ранее они не были на площадке для проведения земляных работ или осмотра начала работ.«Строитель» гордо отступил и сообщил офицеру, что он выкопал 450 мм, но все еще находится в засыпанной земле, поэтому вместо этого решил построить усиленный фундамент плота.

Более того, он помогал окружающей среде, перерабатывая тележки для покупок в качестве арматуры.

«Каждая мелочь помогает», — ответил ошеломленный офицер, прежде чем объяснить, что случилось. Впоследствии от проекта отказались из-за дополнительных затрат на его правильное выполнение, и он вернулся в патио.

Если вы участвуете в строительстве фундамента на плоту, необходимо учитывать несколько ключевых факторов, чтобы обеспечить правильную установку армирующей ткани. Это альтернатива, если вы не можете использовать традиционный ленточный или траншейный фундамент, но важно отметить, что фундаменты на плотах подходят не во всех случаях и обычно требуют проектирования инженером-строителем.

В отличие от ленточных фундаментов подвесных полов, где сетка просто помещается в нижнюю часть бетона, чтобы действовать на растяжение, плоты обычно имеют сетку вверху, чтобы противостоять сжатию от тяжелых точечных нагрузок, таких как внутренние стены, и внизу для растяжения, чтобы распределять нагрузку по более широкая поверхность.

Ключевые точки армирования

• Армирование бывает разных размеров и классов , но чаще всего используются тканевое армирование A и B. В таблице ниже показаны размеры и центры стержней для наиболее часто используемых стержней:

• Армирующая ткань должна быть очищена от рыхлой ржавчины, масла, жира, грязи и любых других загрязнений , которые могут повлиять на долговечность бетона.
• Сталь должна иметь достаточное покрытие, чтобы защитить ее внутри бетона.40 мм — это минимальное покрытие, необходимое для всех поверхностей бетонной плиты. Внизу это может быть достигнуто с помощью запатентованных табуретов / сеток / пенополистирола / подъемников (не лишних кирпичей) по 20 штук на лист с гистулом или проволочными прокладками между любыми слоями по 5 на лист, чтобы гарантировать, что верхний слой останется там, где должен, а не нет. просто просачивайтесь сквозь бетон (особенно когда он заливается или утрамбовывается и по нему ходят) и удерживает минимальное покрытие на поверхности.
• Ткань класса B можно определить по размеру продольных и поперечных стержней, при этом продольные стержни расположены с шагом 100 мм по центру и всегда расположены в направлении пролета.Поперечные стержни расположены на расстоянии 200 мм по центру, как указано в таблице 1 в руководстве по техническим стандартам LABC Warranty.
• Там, где армирующая ткань перекрывает, практическое правило — минимальное перекрытие из двух стержней плюс 50 мм, т.е. 200 + 200 + 50 = 450 мм, но это иногда может быть уменьшено за счет инженерного проектирования в соответствии с Еврокодом 2 Таблица 2 в руководстве по техническим стандартам LABC Warranty обеспечивает минимальные размеры нахлеста для ткани B.

Перемычки должны быть связаны проволочной обвязкой.

Обратите внимание: LABC не поддерживает использование корзины для покупок / тележки в фундаменте!

Дополнительная информация

Основание плотного фундамента

Руководство по техническим стандартам, версия 9 или специальный раздел «Основы».

Обратите внимание: были приняты все меры, чтобы информация была верной на момент публикации. Предоставленные письменные инструкции не заменяют профессионального суждения пользователя. Ответственный за выполнение работ или лицо, выполняющее работы, обязаны обеспечить соблюдение соответствующих строительных норм и правил или применимых технических стандартов.

Способ устройства ленточного фундамента с продольной муфтой

Настоящее изобретение относится к строительству фундаментов промышленных зданий или других подобных зданий из железобетона и, в частности, к некоторым сборным частям, которые становятся неотъемлемой частью фундамента.

Область изобретения описана в классификации IPC E 02 D 27/00, которая в целом относится к строительству или фундаментам или, в частности, к группе E 02 D 27/32.

Настоящее изобретение относится к устройству специальных ленточных фундаментов с продольной розеткой-пазом, предназначенных для крупнопролетных строительных конструкций со стенами из вертикально стоящих несущих консольных панелей, поддерживающих конструкцию кровли с конструкциями межэтажного перекрытия или без них. В частности, изобретение относится к способу и устройству для строительства подземного здания с указанным фундаментом.

При традиционном процессе строительства фундамента фундамент здания формируется из заливного бетона, что занимает несколько дней и много человеко-часов.Настоящее изобретение значительно упрощает традиционный процесс, сводя его к однодневному процессу, который требует подъемного крана, некоторого специализированного оборудования и всего нескольких рабочих для значительно упрощенной задачи подготовки такого фундамента.

Традиционная процедура, которая здесь кратко описана для сравнения с настоящим изобретением, начинается с траншеи, вырытой в земле ниже линии промерзания на требуемую глубину по периметру планировки здания. На следующем этапе на дно траншеи заливается тонкое бетонное покрытие, которое затвердевает не менее одного дня, чтобы обеспечить ровную и чистую поверхность, на которой наварена сетка армирования ленточного фундамента и армирования продольного канала ( или розетки) можно аккуратно разместить.После этого автобетоносмесители доставляют бетон на строительную площадку и заливают его, образуя опорную плиту. Затем заливаемому бетону дается дополнительный день для затвердевания перед выполнением последующих действий. После затвердевания бетона ленточной опорной плиты следует завершить армирование, если это не было сделано раньше. На следующем этапе устанавливаются боковые формы, чтобы закрыть пространство двух тонких стенок продольного канала розетки. Наконец, канал розетки заливается, и в следующие несколько дней бетон должен затвердеть достаточно, чтобы быть готовым к установке панелей.

Длинные и тонкие полосы, содержащие продольные углубления и пазы, не могут быть просто выполнены и точно выровнены без многих рабочих часов на строительной площадке, например; возведение огромного количества форм и их выравнивание, укладка арматуры, бетонирование в два этапа (фундамент и розетка отдельно) и другие действия, в результате которых погодные проблемы могут задерживать различные этапы процесса строительства.

Изобретенный способ, являющийся заменой ленточных фундаментов, традиционно закладываемых на месте, имеет несколько преимуществ по сравнению с первым методом при выполнении задачи строительства фундаментов.Поскольку всегда существует потребность в рационализации процесса, традиционная процедура с помощью настоящего изобретения закрепляется и становится менее трудозатратным методом из-за использования сборных бетонных каналов, которые доставляются на строительную площадку и должным образом выровнены соответствующими аппарат и сразу залил. Более быстрый и простой способ, предлагаемый этим изобретением, приводит к значительной экономии труда и материалов, делая весь процесс строительства фундамента менее зависимым от погодных условий.

Как описано выше, быстрое и экономичное строительство ленточных фундаментов с продольным углублением для вышеупомянутого типа конструкции является общим предметом настоящего изобретения, хотя тот же самый способ и устройство могут использоваться для строительства нескольких различных типов фундаментов. Типичная несущая стена из панелей, установленная на ленточном фундаменте, служащая для поддержки этого конкретного типа конструкции, показана на фиг. 1. Высокие и тонкие стеновые панели ( 1 ) вставляются в пазы продольных розеток по периметру здания, временно выравниваются и фиксируются клиньями, после чего фиксируются на постоянной основе бетоном, заливаемым в щель между панелями и тонкими стенами. паза наиболее распространенным способом.

Настоящее изобретение предполагает быстрое размещение таких длинных сборных железобетонных элементов над траншеей, которые временно подвешиваются и удерживаются в заданном положении с помощью множества удерживающих устройств до тех пор, пока все элементы (или части) не будут собраны и выровнены. . Будучи расположенными и прочно закрепленными, сборные элементы надолго встраиваются в залитый на стройплощадке бетон с ленточным фундаментом, становясь частью фундамента, как показано на фиг. 2.

В наиболее распространенных каркасных системах предшествующего уровня техники колонны или рамы, несущие конструкции крыши / пола, опираются на одноопорные фундаменты, посредством которых силы и изгибающие моменты передаются на сконцентрированные опоры.В настоящей системе, в которой стеновые панели размещаются и нагружаются непрерывно вдоль ленточного фундамента, вертикальные силы и изгибающие моменты передаются довольно равномерно (распределяются на единицу длины) по фундаменту. По сравнению с одинарным фундаментом, фундаменты с продольной лентой, благодаря уменьшенному, существенно меньшему давлению на поверхность контакта бетона с землей, могут быть выполнены на меньшей глубине, благодаря чему непрерывное распределение сил и изгибающих моментов по длине полосы позволяет применять более тонкие и широкие размеры планки фундамента.Продольные пазы для розеток, обеспечивающие соединение стеновых панелей с фиксированным концом с фундаментом, требуют наиболее точного выравнивания общего дна, поэтому выгодно отливать их на заводе в стабильных условиях, таких как: точные формы, наличие всех необходимых инструментов в одном месте и защищенные от непогоды.

Использование сборных муфт, доставляемых на строительную площадку, порождает проблему их точного размещения и выравнивания по всему сформированному каналу, составленному из множества таких элементов, перед заливкой бетона ленточного фундамента.С этой целью для завершения всего канала розетки, а также для обеспечения аккуратно подготовленного, горизонтально идеально выровненного непрерывного продольного канала используются удерживающие устройства, как показано на фиг. 7. Каждый сборный элемент временно удерживается парой таких устройств, как показано на фиг. 4. Расположенные таким образом множество повторно отлитых элементов, собранных в канал, полностью свисают над дном траншеи на заданной глубине. Образованная таким образом подвесная продольная розетка, нижние части концов соседних элементов могут быть расположены идеально близко друг к другу, чтобы они были совместимы друг с другом, как если бы они были выровнены одними и теми же устройствами.Обращаясь теперь к фиг. 4, фермы регулируемой длины удерживающих / выравнивающих устройств ( 5 ), перекрывают траншеи, опираясь на две опоры ( 6 ), каждая из которых снабжается гидравлическими подъемными прессами для выравнивания вверх / вниз. Боковой наклон сборного элемента внутри траншеи предотвращается за счет подвешивания на двух вертикальных стержнях предварительно выровненной длины. Продольный наклон элемента регулируется подъемными прессами на опорах. Движение в направлении оси элемента, а также поперечное поступательное движение обеспечивается роликами между корпусом гидравлического давления и опорными площадками.Наименьшие горизонтальные движения в обоих горизонтальных направлениях выполняются путем скольжения корпуса опоры по опорной подушке с помощью гидравлических или аналогичных средств.

Для обеспечения надлежащего соединения между сборным элементом раструба и полосой, залитой на месте, необходимо обеспечить достаточное количество арматуры, выступающей из нижней части сборного элемента, как показано на РИС. 2. Сборный элемент должен быть снабжен определенным количеством продольной арматуры, которая обеспечивает небольшие отклонения из-за подъема и транспортировки элемента, а также из-за нахождения над траншеей.После точного выравнивания такая временная подвесная конструкция раструбов заливается свежим бетоном, фиксируя таким образом постоянную фиксацию.

Основной целью изобретения является создание элементов фундамента и технологий, которые значительно облегчают и ускоряют подготовку фундамента здания такого типа. Дальнейшая цель достигается за счет особенностей изобретения, которые позволяют снизить трудозатраты, необходимые для сооружения фундамента. Это понятно; если сборные элементы имеют приблизительную длину 12 м, всего несколько квалифицированных рабочих достаточно, чтобы построить несколько сотен метров готовых фундаментов в день.Дополнительное преимущество заключается в конфигурации сборных элементов, которые можно комбинировать различными способами для создания широкого диапазона компоновок фундамента с помощью набора сборных компонентов розеточного канала, которые могут быть предоставлены и перенесены на работу. сайт для быстрой сборки.

Изобретение особенно подходит для строительства фундаментов больших пролетных промышленных и аналогичных зданий, хотя те же компоненты и технологии могут использоваться для любого другого здания, содержащего аналогичный тип ленточного фундамента.

РИС. 1 представляет собой вид в перспективе типичного здания, поддерживаемого ленточным фундаментом с продольным пазом для розеток, как описано в настоящем изобретении.

РИС. 2 представляет собой вид в разрезе готового фундамента, показывающий сборный элемент, являющийся неотъемлемой частью ленточного фундамента.

РИС. 3 — вид в перспективе сборного элемента.

РИС. 4 представляет собой вид в перспективе заплатки на строительной площадке фундамента, иллюстрирующий процесс строительства, при котором текущий сборный элемент все еще висит на кране, снабженный удерживающими / выравнивающими устройствами, установленными в траншею перед выравниванием, и ленточная опорная плита Заливается фундамент.

РИС. 5 представляет собой вид в разрезе, иллюстрирующий этап процесса строительства, на котором сборный элемент, временно свисающий над траншеей, снабжается горизонтальным болтом и двумя вертикальными стержнями перед повторным подвешиванием на ферму-балку.

РИС. 6 — вид в разрезе, иллюстрирующий этап процесса строительства, на котором сборный элемент, временно нависающий над траншеей, подвешивается на ферму-балку, предварительно выровненную, и ожидает бетонирования ленточного фундамента.

РИС. 7 — вид в перспективе удерживающего / выравнивающего устройства, показывающий его составные части.

Типичная несущая конструкция из сборных стеновых панелей, установленная на ленточном фундаменте с продольным пазом для розеток, которая является предметом настоящего изобретения, показана на фиг. 1. Как правило, такие основания, служащие для приема и поддержки этого конкретного типа конструкции, содержат непрерывные продольные углубления-углубления ( 3 ) по всей длине ленточного фундамента ( 4 ).Вертикальные несущие панели ( 1 ), поддерживающие конструкцию крыши (также возможны одна или несколько конструкций промежуточного этажа одновременно), на самом деле представляют собой тонкостенные консольные колонны широкой формы, закрывающие внутреннюю часть здания, с жестко закрепленными их нижними концами. в продольную розетку фундамента ( 3 ) так, чтобы их верхние концы были свободны, чтобы опираться на элементы перекрытия.

Сборные компоненты гнезда ( 3 ), как показано на РИС. 2, заменяющие традиционно литые на стройплощадке продольные раструбы, которые, если бы они были построены традиционно, были бы наиболее трудоемкой частью строительства фундаментов, тем самым доставляются на строительную площадку и сразу же помещаются в подготовленные траншеи, как показано на фиг.4, 5 и 6 . В качестве первого шага траншея ( 8 ) заданной ширины и глубины в соответствии с местными почвенными условиями и особенностями площадки выкапывается ниже линии промерзания по периметру планировки здания. Широкие и неглубокие траншеи выкапываются подходящим экскаватором. Поперечное сечение формы траншеи показано на фиг. 2. В очень сплоченных грунтах предпочтительная форма траншеи будет обозначена пунктирной линией. Чем меньше сцепление грунта, тем более наклонные боковые стороны траншеи будут необходимы для предотвращения их соскальзывания.В большинстве случаев, за исключением крайне несвязных грунтов, можно получить твердые грунтовые стены около дна траншеи, куда насыпают ленточные опоры, так что не требуются дополнительные боковые формы, как очевидно на фиг. 2. После того, как траншея вырыта, процесс строительства фундамента, поддерживаемый надлежащим оборудованием и квалифицированными кадрами, продолжается быстро и непрерывно с небольшим количеством рабочих. Как показано на фиг. 4, кран ( 10 ) подходящей грузоподъемности перемещается по стороне траншеи, непрерывно снабжаясь сборными муфтами ( 3 ), доставляемыми транспортными средствами ( 11 ) на строительную площадку.Небольшая группа примерно из четырех рабочих, расположенных вокруг траншеи, вслед за краном, выполняет крепление удерживающих / выравнивающих устройств к сборным продольным муфтам. Таким образом, сборный узел муфты ( 3 ), снабженный двумя устройствами ( 5 ) каждое, все еще висит на крановых стропах, становится таким образом способным стоять на крановых стропах над траншеей, где он находится. размещены краном с помощью той же группы. При таком расположении крановые стропы снимаются, и работа продолжается, когда кран берет следующий элемент.Элемент ( 12 ), уже помещенный в траншею описанным способом, впоследствии регулируется и выравнивается другой группой рабочих с помощью удерживающих / выравнивающих устройств. В дальнейшем, свежий бетон, доставленный автомобильной смесью, после группы выравнивания заливается в траншею под подвесными сборными муфтовыми элементами ( 13 ), которые, как показано на фиг. 4, образуют основу ленточного фундамента ( 4 ), прочно соединенного с сборным элементом ( 3 ) через его выступающую арматуру ( 3 . 3 ) согласно фиг. 2. При продвижении вперед описанным выше способом по траншее, процедура занимает не более пятнадцати минут на каждые двадцать метров готовой длины фундамента (двадцать метров — длина сборного элемента). Таким образом организованная с участием квалифицированных рабочих, в условиях отсутствия перерывов или каких-либо помех, процедура выполняется даже с приблизительной скоростью 1 м / 1 минуту, что означает 60 метров в час.

Далее процедура будет описана более подробно с необходимыми деталями.Устройство удержания / выравнивания ( 5 ), показанное на фиг. 7, состоит из основной фермы-балки ( 5 . 1 ), длина которой превышает ширину траншеи, с выдвижными концами ( 5 . 2 ), опирающимися на седла ( 6 . 5 ) на верхней части пары регулируемых опор ( 6 ), расположенных с каждой стороны траншеи, как показано на РИС. 6. Легкие фермы ( 5 . 1 ), которые легко переносятся двумя людьми, тем самым используются для перекрытия траншеи, удерживая подвешенный сборный элемент канала ( 3 ) внутри траншеи ( 8 ) над его дном.Обе опоры ( 6 ) содержат гидравлические подъемные прессы ( 6 . 1 ), используемые для движения вверх / вниз, размещенные внутри стального корпуса ( 6 . 2 ) с увеличенным основанием ( 6 . 3 ), позволяющий скользить в двух горизонтальных перпендикулярных направлениях. Расширенное основание ( 6 . 3 ) корпуса опирается на опорную площадку ( 6 . 4 ) с помощью набора роликов, движение которых ограничено в пределах площади площадки (здесь намеренно опущено, считается второстепенное значение для настоящего изобретения).

Сборный патрубок ( 3 ) подвешен на двух горизонтальных болтах прямоугольной формы ( 7 ), протянутых через отверстия прямоугольной формы ( 3 . 2 ) в обеих его тонких стенках. Отверстия прямоугольной формы ( 3 . 2 ) используются вместо круглых отверстий, чтобы предотвратить вращение болта вокруг своей оси, обеспечивая таким образом их вертикальное положение при установке на сборный элемент ( 3 ). Горизонтальный болт ( 7 ) подвешивается на двух вертикальных стержнях ( 5 . 3 ) протянутые вертикально через отверстия основной фермы-балки ( 5 . 1 ) симметрично относительно середины пролета. Длину обеих штанг ( 5 . 3 ) можно регулировать с целью достижения необходимой высоты положения сборного элемента ( 3 ) над дном траншеи. Выбранная длина обоих вертикальных стержней ( 5 . 3 ) между верхом фермы-балки ( 5 . 1 ) и желаемым уровнем горизонтального болта ( 7 ) фиксируется двумя орехи ( 5 . 4 ). Закрепленный таким образом на определенном уровне гайками ( 5 . 4 ) на обоих устройствах одновременно, подвесной сборный элемент висит без бокового наклона и готов к выравниванию.

Для подъема и перемещения каждый сборный элемент имеет две пары отверстий в тонких стенках, расположенных примерно на четверть его длины, внутреннее ( 3 . 1 ) и внешнее ( 3 . 2 ). ), как показано на фиг. 3.Внутренняя пара отверстий ( 3 . 1 ) используется для крепления сборного элемента к крановым стропам. В процедуре, показанной на фиг. 4, закрепленный болтами во внутренних отверстиях ( 3 . 1 ), сборный элемент поднимается с тележки краном, который, поворачиваясь в сторону траншеи, удерживает подвешенный элемент ( 3 ) на стропах. траншею, пока рабочие не протянут болт ( 7 ) через оба торцевых отверстия ( 5 . 5 ) двух вертикальных стержней ( 5 . 3 ) и отверстия ( 3 . 2 ) в стенах обоих элементов ( 3 ). Обе вертикальные штанги ( 5 . 3 ) (стоящие теперь вертикально из-за того, что их предотвращает вращение болтом прямоугольной формы, как было сказано ранее), кран постепенно опускает сборный патрубок ( 3 ) в канаву до тех пор, пока верхняя часть вертикальных стержней попадает в зону досягаемости рабочих рук. Ферма-балка ( 5 . 1 ) затем соединяется с обоими вертикальными стержнями ( 5 . 3 ) фиксируется гайками ( 5 . 4 ) и опирается на опоры ( 6 ). Теперь сборный элемент ( 3 ), подвешенный на двух удерживающих / выравнивающих устройствах, поддерживаемых с каждой стороны траншеи, можно снять с крановых строп. Доска ( 15 ), расположенная над траншеей, используется для обеспечения доступа к устройству.

Точное выравнивание выполняется после того, как сборные элементы канала были временно, довольно грубо, размещены.Перед выравниванием точное положение размещенного в данный момент элемента достигается путем одновременного перемещения его на всех четырех опорах ( 6 ) вдоль и перпендикулярно его продольной оси. Как было сказано ранее, каждая опора обеспечивает такое перемещение путем скольжения основания корпуса ( 6 . 3 ) по опорной подушке ( 6 . 4 ).

Правка с задачей достижения нулевого продольного наклона сборного элемента ( 3 ) выполняется на опорах ( 6 ) парой гидравлических прессов ( 6 . 1 ). Действуя одновременно, указанная пара прессов ( 6 . 1 ) на каждом конце элемента может увеличивать или уменьшать его вертикальный уровень. Если сборный элемент наклоняется в сторону, активируется одно нажатие на одной стороне стержня для выполнения небольшой коррекции. Расположенное таким образом множество продольных элементов раструба, подвешенных на стержнях, образуют точно установленный продольный раструб для всего фундамента, который можно снова и снова корректировать до тех пор, пока не будет достигнута желаемая точность.Указанная точность продольной розетки имеет большое значение на более позднем этапе возведения стен, когда панели монтируют и выравнивают в вертикальном положении. Наконец, полностью выровненная продольная канавка раструба, свисающая над траншеей, заливается свежим бетоном, который засыпается третьей группой рабочих, которые после выравнивающей группы завершают работу по вибрации и разравниванию. Заливная ленточная опора ( 4 ) заполняет зазор между сборной продольной муфтой ( 3 ), жестко закрепленной на определенном расстоянии от дна траншеи ( 8 ).После затвердевания бетона ленточного фундамента ( 4 ) подъемно-выравнивающие устройства ( 5 ) снимаются.

Способ армирования ленточного фундамента

ОБЛАСТЬ: строительство.

Способ усиления ленточного фундамента включает подъем многосекционной сваи домкратом, бетонирование ее полости и формирование опоры сваи. Домкрат проводится над фундаментной плитой, при этом в фундаментных блоках стеновой цокольной части устраивается проем, ограниченный сверху звеном, образованным опорным фундаментным блоком, а нижняя часть проема ограничивается фундаментом. плита.В плите делается отверстие для сваи, через которое многосекционная свая поднимается из проема с помощью домкрата, упирающегося в опорный фундаментный блок, установленный над проемом. Формирование опорного узла многосекционной сваи осуществляется без снятия напряжения с домкрата, при этом используются элементы опорного узла, передающие усилие от сваи на опорный фундаментный блок.

Технический результат: снижение трудоемкости, меньший расход бетона, расширенная область применения, в том числе для армирования фундамента с широкой перекрывающей частью.

ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к строительству и может быть использовано для усиления фундаментов существующих зданий и сооружений.

Известны способы усиления ленточных фундаментов передачи нагрузки на сваи, в частности, способ усиления передачи нагрузки от стены на композитные железобетонные сваи, погружаемые путем надавливания, в том числе проталкивающей многоячеистой сваи, устройство опорного узла. сваи путем выполнения проема в основании стены и устройства в проеме монолитной железобетонной балки с консольной частью, с бетонной пристройкой в ​​виде стоек, армированных кордами, с монолитной железобетонной балкой, консольной частью раскосы, армированные волокнами, используемые как упорный элемент, выполняют по всей длине усиленного основания (Мальгинов А.И., Спиттинг Б.С., Полищук А.И. Восстановление и укрепление строительных конструкций поврежденных и реконструированных зданий. Атлас схем и чертежей. Томск, Томский междисциплинарный НТИЦ, 1990, стр.).

Недостатком известного устройства является высокая интенсивность из-за необходимости устройства балки по всей длине усиливаемого фундамента и наличия стоек, а также ограниченный объем несущей способности смещения усиления сваи. от центра стена Арести.

Известен способ усиления фундаментов, принятый за прототип, включающий создание туннелей под ленточным фундаментом, проталкивание многоячеистой сваи домкрата под подошвенный фундамент, бетонирование пустотных свай и формирование опорных узлов свай в виде опорных свай. бетонная заглушка, опорный элемент — использовать существующие плиты фундаментов (инструкция по укреплению фундаментов аварийных и реконструируемых зданий многосвайными: ВСН 16-84 Минпромстрой СССР / Ахимелеч, Гсканнер, Аддисалем и др.- Уфа: Нейпрастай, 1984. с.15, прототип)

Недостатком прототипа является низкая эффективность способа усиления, обусловленная трудозатратами, необходимыми для завершения земляных работ по созданию тоннелей под ленточным фундаментом, особенно в неблагоприятных условиях. грунтовые условия, большие трудозатраты и количество бетона при формировании опорных узлов свай, а также сложность укрепления фундамента широкой плитной частью из-за сложной подачи бетона на плиту.

Задача изобретения — снизить трудозатраты, снизить расход бетона и расширить область применения, в том числе укрепить фундамент с широкой пластинчатой ​​частью.

Для решения проблемы в способе укрепления фундамента, в том числе будущего многоячеечной сваи push Jack,
бетонирование полости и формирование опорных узлов свай, согласно изобретению, толкающее упражнение по опорной плите, фундаментным блокам, наземной части стены выполняют дверной проем, ограниченный сверху перемычкой, образованный стойким базовым блоком, и нижняя часть опорной плиты ограничения проема в печи проделывает отверстие для сваи и выполняет толкание нескольких свай проем с помощью домкрата, поддерживающего тягу фундаментного блока, расположенного над проемом, и формирования опорного узла множества несенных свай выводить без снятия напряжения с домкрата, используя элементы опорного узла, передавая усилие от сваи на стойкий фундаментный блок.

Согласно изобретению после формирования опорного узла множественных свай обеспечивают дополнительное бетонирование проема заподлицо с поверхностью блоков фундамента.

1 схематично показывает общий вид армированного ленточного фундамента с пробитым отверстием в фундаментных блоках и просверленным отверстием в фундаментной плите; на фиг.2 — Общий вид армированного фундамента с пробитым проемом в фундаментных блоках, просверленным отверстием в фундаментной плите и вершине сваи; на фиг.3 — Общий вид армированного фундамента с анкерным узлом; на фиг.4 — общий вид наращивания водной основы с бетонным проемом.

Арматурный ленточный фундамент выглядит следующим образом.

В теле фундаментных блоков 1, контактирующих с опорной плитой 2, в местах предполагаемого погружения композитных свай пробивают отверстие 3. Затем в опорной плите просверливают отверстие 4 для погружения композитных свай 5. Устанавливают Домкрат 6 на первой секции сваи окунул ее и надавливание. После погружения первой секции сварить ее и погрузить вторую и последующие секции. Для остановки домкрата 6 использовали очищенную, гладкую и ровную нижнюю поверхность жесткого основания 7, расположенного непосредственно над проемом 3.После погружения последней секции, не снимая напряжения с домкрата 6, к свае 5 приваривают элементы опорного узла сваи, в которых используются 8 каналов, передающих усилие от свай на жесткое основание 7. Затем снимаем домкрат. и выполнить бетонирование пустотных свай и, при необходимости, забетонировать наконечник 9 заподлицо с поверхностью блоков фундамента.

Достоинством предлагаемого способа по сравнению с прототипом является снижение трудозатрат при отсутствии земляных работ по созданию туннелей под фундамент и упрощение работ по свайной шапке, снижение текучести бетона в связи с конструкцией, положительные особенности выполнения опорного узла сваи,
и более эффективное использование его для укрепления фундамента с широкой пластинчатой ​​частью.

1. Арматурная ленточная фундаментная, в том числе нажимная домкрата, многоклеточная свая, бетонирование полости и формирование опорного узла сваи, отличающаяся тем, что толкающая осуществляется над опорной плитой, фундаментными блоками, наземной частью стены выполняют дверной проем, ограниченный сверху с помощью перемычки, образованной устойчивым основанием, и нижней частью опорной плиты ограничителя проема в печи проделываем отверстие для сваи и выполняем проталкивание нескольких свай проем с домкратом, опирающимся на тягу фундаментного блока, расположенного над проемом, а формирование опорного узла множественных свай осуществляют без снятия напряжения домкрата с использованием элементов опорного узла, передающих усилие от сваи на тягу фундаментного блока.