Πίνακας περιεχομένων
Ορισμός του Κτιρίου Ιδρύματος
Τα θεμέλια μεταφέρουν δυνάμεις από δομικά συστήματα σε κάποια εξωτερική πηγή, τυπικά το έδαφος. Το έδαφος έχει ουσιαστικά άπειρη σταθερότητα, που το καθιστά ένα εξαιρετικό μέρος για να μεταφέρετε τα φορτία της δομής σας.
Σε δομικό μοντέλο, τα ιδρύματα συχνά αντιπροσωπεύονται ως Υποστηρίζει, ή οριακές συνθήκες. Λειτουργούν ως τελικό σημείο για μια διαδρομή φορτίου.
Τα θεμέλια εξυπηρετούν πολλούς σκοπούς, συμπεριλαμβανομένου:
- Βραχυπρόθεσμα, σταθεροποιούν και υποστηρίζουν τη δομή.
- Μακροπρόθεσμα, αντιστέκονται στη διαφορική καθίζηση και αυξάνουν τη διάρκεια ζωής της κατασκευής.
- Κατανείμετε τα φορτία από τις στήλες σε μια μεγαλύτερη περιοχή.
- Ανακατανομή ανομοιόμορφων δομικών φορτίων.
- Προστατέψτε τη δομή από τη διάβρωση του εδάφους κάτω από το θεμέλιο.
- Βοηθά στην πλευρική σταθερότητα έναντι πλευρικών φορτίων όπως ο άνεμος και οι σεισμοί.
Το έδαφος όπου κάθεται το ίδρυμα, ή έχει συσσωρευτεί, είναι μια κρίσιμη πτυχή του σχεδιασμού ενός θεμελίου και πρέπει να αναλυθεί και να ελεγχθεί για τη σταθερότητά του. Διαφορετικοί τύποι εδάφους όπως ο πηλός συμπεριφέρονται πολύ διαφορετικά από άλλους όπως η άμμος. Αυτές οι διαφορές συμπεριφοράς εκφράζονται μέσω φυσικών τιμών όπως η συνοχή του εδάφους και η γωνία τριβής.
Τύποι θεμελίων
Γενικά, Τα συστήματα θεμελίωσης χωρίζονται σε ρηχά και βαθιά θεμέλια. Τα ρηχά θεμέλια σχεδόν πάντα ρίχνονται στη γη. Ο ιστότοπος έχει ανασκαφεί σε σχετικά ρηχός έγκατα, κάτω από το ύψος του εδάφους. Είναι πιο εύκολο να κατασκευαστούν, πιο φθηνα, και, επομένως, συνήθως μια πιο δημοφιλής επιλογή σχεδιασμού για μικρότερες κατασκευές.
Φιγούρα 1: Συστήματα θεμελίωσης
Διαφορά μεταξύ «Πατώματα».’ και «Ιδρύματα’
Οι όροι βάση και βάση συνήθως συγχέονται μεταξύ τους.
Ένα «θεμέλιο».’ είναι ένας γενικός όρος που χρησιμοποιείται για να δηλώσει ένα τμήμα μιας κατασκευής που μεταφέρει το φορτίο από την υπερκατασκευή στο έδαφος στήριξης. Μπορεί να ταξινομηθεί είτε ως ρηχό είτε ως βαθύ θεμέλιο.
Ένα «πόδι».’ είναι μέρος θεμελίωσης σε επαφή με το έδαφος. Τυπικά, οι βάσεις συνδέονται μόνο με ρηχά θεμέλια. Ανατρέξτε στο διάγραμμα Θεμελιωδών Συστημάτων παραπάνω. Όλες οι βάσεις θεωρούνται θεμέλια, αλλά δεν είναι όλα τα θεμέλια πατώματα.
Διαφορά μεταξύ βαθιών και ρηχών θεμελίων
Τα ρηχά θεμέλια χρησιμοποιούνται κυρίως όταν το φορτίο θα μεταφερθεί σε ένα έδρανο που βρίσκεται στο α ρηχός βάθος (τόσο λίγο όσο 1 μετρητή ή 3 πόδια). Τα βαθιά θεμέλια χρησιμοποιούνται όταν το φορτίο μεταφέρεται σε βαθιά στρώματα (που κυμαίνονται από 20-65 μέτρα ή 60-200 πόδια).
Βαθιά θεμέλια βρίσκονται πιο συχνά σε τοποθεσίες όπου οι εδαφικές συνθήκες είναι δυσμενείς. Για παράδειγμα, Τα περισσότερα θαλάσσια έργα θα χρησιμοποιούν βαθιά θεμέλια για πρόσθετη σταθερότητα. Η διαδικασία κατασκευής μιας βαθιάς βάσης είναι πιο περίπλοκη και δαπανηρή. Απαιτεί βαρύτερο εξοπλισμό, ειδικευμένη εργασία, και σωστή διαχείριση χρόνου. Τα βαθιά θεμέλια μπορούν να οδηγηθούν στο έδαφος ή να πεταχτούν στη γη, το χώμα είναι πολύ πιο δύσκολο να ανασκαφεί, και η πίεση του εδάφους αυξάνεται όσο προχωράτε πιο βαθιά. Ένα βαθύ θεμέλιο παρέχει πλευρική στήριξη, αντιστέκεται στην ανύψωση, και υποστηρίζει μεγαλύτερα φορτία. Βασίζεται σε τριβή τόσο στο τέλος όσο και στην τριβή του δέρματος.
Συγκριτικά, Τα ρηχά θεμέλια είναι φθηνότερα, απαιτούν λιγότερη εργασία, εξοπλισμός, και υλικά. Βασίζονται κυρίως στην ακραία έδραση στο έδαφος. Η ενίσχυση σε ρηχά θεμέλια βοηθά στην αντίσταση της ανατροπής και της κάμψης του θεμελίου.
Ρηχά θεμέλια
Απομονωμένες θέσεις
Απομονωμένες θέσεις, επίσης γνωστό ως βάσεις απλώματος ή μαξιλαριού, είναι ο απλούστερος και πιο κοινός τύπος ιδρύματος. Κάθε πέλμα στηρίζει τη στήλη του από την οποία παίρνει το φορτίο και το απλώνει στο έδαφος που φέρει. Οι απομονωμένες βάσεις είναι σχεδόν πάντα τετράγωνες ή ορθογώνιες. Αυτό τους διευκολύνει στην ανάλυση και την κατασκευή. Οι διαστάσεις της βάσης υπολογίζονται με βάση τα φορτία από τη στήλη, την ασφαλή φέρουσα ικανότητα, και υπερβολική καθίζηση εδάφους.
Φιγούρα 2: Απομονωμένη βάση
Υποστρώματα τοίχου
Βάσεις τοίχου, επίσης γνωστή ως ζώνη ταινιών, υποστηρίζει το βάρος από φέροντες και μη δομικούς τοίχους. Παρόμοια με απομονωμένες θέσεις, τόσο μεγαλύτερη είναι η περιοχή του πέλματος, τόσο μεγαλύτερη είναι η ικανότητα της βάσης να περιορίζει τον οικισμό. Τα πέλματα λωρίδων είναι χρήσιμα για τη στήριξη φέροντες τοίχους, καθώς αντιστέκονται όχι μόνο σε νεκρά φορτία της κατασκευής, αλλά και άλλα φορτία σχεδιασμού. Οι βάσεις τοίχου είναι επίσης χυτές με απλό ή οπλισμένο σκυρόδεμα και μερικές φορές είναι προκατασκευασμένες πριν μεταφερθούν στο χώρο.
Φιγούρα 3: Τοίχου
Συνδυασμένη βάση
Σαν μεμονωμένα πατώματα, ο συνδυασμένη βάση κατασκευάζεται όταν οι κολώνες φέρουν δομικά φορτία. Αυτό χρησιμοποιείται όταν δύο ή περισσότερες στήλες είναι τόσο κοντά η μία στην άλλη που η απομονωμένη βάση τους επικαλύπτεται. Η κατασκευή συνδυασμένων βάσεων μπορεί να είναι πιο οικονομική όταν τα υλικά βάσης (σκυρόδεμα) είναι φθηνότερα από την εργασία για να σχηματίσουν δύο ξεχωριστές βάσεις. Οι συνδυασμένες βάσεις μπορεί να είναι ορθογώνιες, τραπεζοειδής, ή σε σχήμα μπλουζάκι, ανάλογα με το μέγεθος και τη θέση των στηλών που υποστηρίζονται από τη βάση.
Φιγούρα 4: Συνδυασμένη βάση
Ιμάντες
Κορδόνια ιμάντα, επίσης γνωστή ως πρόσοψη προβόλων, είναι δύο απομονωμένες βάσεις που συνδέονται με μια δοκό ιμάντα.
Οι δοκοί ιμάντων συνήθως συνδέουν δύο βάσεις που υποστηρίζουν κολώνες που αντιστέκονται σε σημαντικές πλευρικές δυνάμεις. Η κεντρική δέσμη του ιμάντα θα βοηθήσει στη μείωση των επιπτώσεων του πλευρικού φορτίου χωρίς να ασκεί πρόσθετη πίεση βαρύτητας στο έδαφος, που θα προέκυπτε εάν χρησιμοποιούταν συνδυασμένη βάση.
Φιγούρα 5: Ίδρυμα Strap
Mat Foundation
Όπως υποδηλώνει το όνομα, ένα mat foundation, επίσης γνωστό ως θεμέλιο σχεδία, είναι ένας τύπος θεμελίωσης που απλώνεται εξ ολοκλήρου στην περιοχή του κτιρίου που υποστηρίζει βαριά φορτία από κολώνες ή τοίχους, παρόμοια με μια πλάκα στο έδαφος. Χρησιμοποιείται συχνότερα με την κατασκευή υπογείου όπου ολόκληρη η πλάκα του υπογείου λειτουργεί ως θεμέλιο. Το ματ θεμέλιο επιλέγεται όταν το κτίριο υποστηρίζεται από αδύναμο έδαφος. Έτσι τα κτιριακά φορτία κατανέμονται σε μια εξαιρετικά μεγάλη έκταση. Αυτό αποτρέπει τη διαφορική διευθέτηση που θα επικρατούσε με μεμονωμένες βάσεις. Αυτό είναι το πιο κατάλληλο και οικονομικό για χρήση όταν το αποτύπωμα του κτιρίου είναι σχετικά μικρό ή εάν οι κολώνες είναι κοντά μεταξύ τους, περιορισμός του κόστους υλικών. Αντίστροφως, Τα θεμέλια ψάθα δεν είναι επιθυμητά να κατασκευαστούν όταν τα υπόγεια ύδατα βρίσκονται πάνω από την φέρουσα επιφάνεια του εδάφους.
Φιγούρα 6: Mat ή Raft Foundation
ρεeep Foundations
Ίδρυμα Pile
Πλεονεκτήματα από τη χρήση θεμελίων σωρού:
- Οι στοίβες μπορούν να είναι προκατασκευασμένες σε οποιαδήποτε απαιτούμενη προδιαγραφή ή απαίτηση σχεδιασμού σε ελεγχόμενο περιβάλλον.
- Οι προκαταρκτικοί σωροί αποστέλλονται στον ιστότοπο και μπορούν αμέσως να εγκατασταθούν, με αποτέλεσμα την ταχύτερη πρόοδο των εργασιών.
- Οι χυτοί σωροί από σκυρόδεμα μπορούν να υποστηρίξουν μεγάλες και ψηλές κατασκευές όπως ουρανοξύστες, όπου ένα ρηχό θεμέλιο δεν αρκεί.
- Οι κινούμενοι πασσάλοι μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν σε τοποθεσίες όπου δεν συνιστάται η διάνοιξη οπών λόγω των υπόγειων υδάτων υπό πίεση.
- Τα θεμέλια σωρών μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε τοποθεσίες όπου οι συνθήκες του εδάφους καθιστούν αδύνατους άλλους τύπους θεμελίωσης.
Μειονεκτήματα από τη χρήση θεμελίων σωρού:
- Οι σωροί σκυροδέματος πρέπει να ενισχυθούν επαρκώς για να διατηρήσουν τις καταπονήσεις εάν οδηγούνται στο έδαφος
- Ο σχεδιασμός και ο εξοπλισμός είναι απαραίτητοι για τον σωστό χειρισμό και την οδήγηση των πασσάλων στο έδαφος
- Η υπερχείλιση του εδάφους ή ένας ήδη οδηγημένος σωρός μπορεί να εμφανιστεί όταν ένας σωρός οδηγηθεί στο έδαφος με χαμηλή ή κακή στράγγιση.
- Η οδήγηση των πασσάλων δημιουργεί κραδασμούς, επηρεάζουν την ακεραιότητα των παρακείμενων κατασκευών.
Φιγούρα 7: Θεμέλια σωρών και κάλυμμα σωρού
Αποβάθρα (Θήκη) θεμέλιο
Τα θεμέλια Pier ή Caisson είναι παρόμοια με ένα θεμέλιο ενός πασσάλου αλλά με μεγαλύτερη διάμετρο στήλης "πασσάλου". Οι βάσεις Caisson εγκαθίστανται επίσης διαφορετικά. Σε αντίθεση με το θεμέλιο του σωρού, Τα θεμέλια των αποβαθρών κατασκευάζονται ανασκαφώντας ή βυθίζοντας το έδαφος κάτω από το έδαφος και γεμίζοντας το με οπλισμό σκυροδέματος και χάλυβα. Τα κιβώτια μπορούν επίσης να τρυπηθούν στο βράχο ή να στηριχτούν σε στρώματα εδάφους, αλλά απαιτείται διατομή «καμπάνας» για την κατανομή του φορτίου σε ευρύτερη περιοχή (όπως φαίνεται στο σχήμα 8). Λόγω της παρουσίας νερού, Τα θεμέλια των αποβαθρών βασίζονται σε ακραίο ρουλεμάν για να αντισταθούν στα φορτία υπερδομής, σε αντίθεση με το θεμέλιο του πασσάλου, που μεταφέρει φορτία μέσω του ακραίου ρουλεμάν και της τριβής του δέρματος. Τυπικά, Τα θεμέλια πασσάλων τοποθετούνται όταν δεν υπάρχουν σταθερά στρώματα σε προσβάσιμο βάθος, Κάθε πέλμα στηρίζει τη στήλη του από την οποία παίρνει το φορτίο και το απλώνει στο έδαφος που φέρει.
Φιγούρα 8: Ίδρυμα Pier ή Caisson με Pile Cap
Δωρεάν αριθμομηχανή σκυροδέματος
Ελπίζω αυτό το σεμινάριο να σας βοήθησε να κατανοήσετε περισσότερα σχετικά με τους διαφορετικούς τύπους θεμελίωσης που χρησιμοποιούνται στη δομική μηχανική. Ρίξτε μια ματιά στο δικό μας Δωρεάν αριθμομηχανή σκυροδέματος, μια απλοποιημένη έκδοση του Λογισμικό σχεδιασμού SkyCiv Foundation, ή εγγραφείτε σήμερα για να ξεκινήσετε με το λογισμικό SkyCiv!
