"Hoge structuur" (vaak aangeduid als "hoogbouw") is typisch een gebouw met een kleine voetafdruk en een klein dakoppervlak, maar een zeer lange en hoge gevel. Gebouwen die aan deze criteria voldoen, worden ook vaak aangeduid als: "wolkenkrabbers". Dit type constructie vereist vanwege zijn hoogte speciale technische procedures voor het ontwerp en de constructie. Dankzij de groeiende bevolking en toenemende verstedelijking, hoge constructies worden grotendeels gebruikt voor residentiële en commerciële doeleinden. Meestal gebouwd binnen dichtbevolkte stadsgrenzen, deze structuren veranderen in onderscheidende oriëntatiepunten en bedrijfssymbolen voor hun woonsteden.
Hoe lang is "Hoog"?
Er zijn geen "absoluut" criteria om een gebouw hoog te beschouwen, maar volgens de Raad van hoge gebouwen en stedelijke habitat (CBTUH), de volgende categorieën kunnen worden gebruikt. Eerste, de stedelijke context waar het gebouw staat. Als een gebouw met 10 verdiepingen zich in een centraal zakendistrict bevindt, omringd door gebouwen met 20 verdiepingen, dan mag het niet als hoog worden beschouwd. Echter, als het zich in een voorstedelijk gebied bevindt dat overwegend laagbouw is, dan kan het als lang worden beschouwd. Figuur 1 geeft dit idee weer.
Figuur 1: Stedelijke context over waar het gebouw bestaat
Bron: ctbuh.org/resource/height
ten tweede, het aandeel van de hoogte en breedte van het gebouw draagt bij aan de classificatie ervan als a "hoog gebouw". Gebouwen die niet bijzonder hoog zijn in verhouding tot hun totale voetafdruk, worden misschien niet als hoog beschouwd. Terwijl, een gebouw dat relatief hoog is maar een grote voetafdruk heeft, mag niet als hoog worden beschouwd. Figuur 2 geeft dit idee weer.
Figuur 2: Voorbeeld aandeel
Bron: ctbuh.org/resource/height
Een andere manier om een gebouw als hoog te beschouwen, is door de slankheidsverhouding. De slankheidsverhouding is verkregen door de totale bouwhoogte te delen door de kleinste van de basisbreedten. Bij een slankheidsverhouding van 5 of minder, het structurele systeem kan dat meestal geschikt voor de laterale belastingen die typisch zijn voor lage of middelhoge constructies. Omgekeerd, voor een slankheidsverhouding van 5 en hoger, dat is waar de slankheid van de structuur het ontwerp aanzienlijk kan beïnvloeden. In dit bereik van slankheidsverhoudingen, de structurele systeem zal harder werken om laterale krachten en het dynamische gedrag te weerstaan is waarschijnlijk dominant in de structurele oplossing, en dus wordt het gebouw als lang beschouwd.
Hoe zit het met Foundations?
Belastingoverdracht op een hoge constructie kan de grond op grotere diepte en de aangrenzende constructies beïnvloeden, daarom moet bij het ontwerp van de fundering een gedegen grond- of terreinonderzoek worden gedaan. De interactie tussen de constructie en de ondersteunende ondergrond moet tijdens het ontwerpproces nauwlettend worden geëvalueerd door ingenieurs. Het ontwerp van een hoog gebouwfundament moet de volledige impact van de constructie opvangen, zowel boven als onder de grond. Voordat er zinvolle beslissingen kunnen worden genomen, locatieonderzoeken en rapporten moeten worden uitgevoerd door geotechnische ingenieurs.
Historisch gezien, funderingsontwerp is gebaseerd op empirische formules om benaderende funderingsoplossingen af te leiden. Dit kan resulteren in een niet-unieke en conservatieve oplossing, meestal overdreven ontworpen en een relatief dure fundering voor de constructie. In de afgelopen jaren, er zijn grote inspanningen geleverd om te komen tot moderne in-situ testmethoden om nauwkeurig geotechnische parameters te meten voor het ontwerp van de fundering of de invloed van de interactie tussen bodem en structuur. De bodemstructuurre-interactie heeft een aanzienlijke invloed op de verdeling van verticale belastingen op de grond, spanningen in de structuur, stichting ontwerp, bodembedekking, en het dynamische gedrag van de constructie onder de effecten van dynamische laterale belastingen zoals wind en seismische gebeurtenissen.
Zodra de bodemgesteldheid en het terreinonderzoek zijn vastgesteld, er kan een basisoplossing voor het ontwerp van hoge gebouwen worden geleverd. Funderingsopties voor hoge constructies variëren van een vlot dat de bouwbelasting overbrengt naar de directe grondlaag direct onder de constructie, of een volledig gestapelde oplossing om structurele belastingen van zwakke grondlagen op stevigere lagen over te brengen, of een composietsysteem dat zowel vlottende als gepaalde oplossingen gebruikt. Dergelijke funderingstypes zijn complex en vereisen over het algemeen meer constructieve technische inspanning dan andere conventionele funderingssystemen die worden aangetroffen in lage / middelhoge constructies. In de praktijk is het ook gebruikelijk om het ontwerp van de fundering meer samen te laten werken met de geotechnisch ingenieur. Deze verschillende opties worden weergegeven in Figuur 3.
Figuur 3: Funderingsopties voor hoge gebouwen
Vlot Stichting
Een vlotfundering, ook wel bekend als een "mat stichting", is in wezen een doorlopende plaat die direct op de grond ligt en zich uitstrekt over de volledige voetafdruk van het gebouw, waardoor de gewichten en de lasten in een meer gelijkmatige verdeling op de grond worden overgebracht. In tegenstelling tot geïsoleerde of paalfunderingen, een vlotfundering wordt vaak gebruikt als de grond zwak is, omdat het het gewicht van het gebouw over het hele gebouw verdeelt, en niet over kleinere zones of op individuele punten, wat resulteert in minder belasting van de bodem. Typisch, de dikte van vlotten kan enkele meters dik zijn om het pons-afschuifeffect van zwaarbelaste kolommen op te vangen, terwijl er moet worden gezorgd voor een adequate verdeling van de belasting over de onderliggende lagen.
Palen Stichting
Paalfunderingen worden vaak gebruikt voor constructies die op diepten van zwakke of verzadigde grond liggen waar de uitgraving niet haalbaar is voor ondiepe funderingen. De belasting van de bovenbouw wordt van de palen door de zwak samendrukbare grondlagen overgebracht naar stijvere gronden of hard gesteente. Meestal, ontwerpers evalueren het gebruik van aanzienlijke groepen palen met een grote diameter voor hoge constructies. Opgemerkt moet worden dat er een verschil is tussen de prestatie van een enkele paal en een grote paalgroep. De prestatie van een enkele paal hangt af van de huidwrijving langs de schacht en de sterkte van de grond aan de voet van de paal. Omgekeerd, voor een stapelgroep, de door de groep omsloten palen en grond kunnen als één geheel fungeren, en de totale capaciteit is de som van alle capaciteiten aan palen in de groep, en het wordt ook beïnvloed door de afstand tussen de palen.
Paal-geassisteerde vlotten
Wanneer een conventionele vlotfundering geen voldoende ondersteuning kan bieden, de fundering kan worden versterkt door palen toe te voegen. Paalondersteunde vlotfunderingen zijn een populaire keuze voor hoge gebouwen waarin de grond niet geschikt is om overmatige zetting te voorkomen. Het toevoegen van palen aan een vlotfundering vergroot de effectieve grootte van een fundering en kan laterale belastingen helpen weerstaan. Het vlot zorgt voor extra capaciteit bij de ultieme beladingstoestand terwijl de palen de meeste stijfheid bieden. Al met al, dit kan de prestatie van de fundering verbeteren in termen van uiteindelijk draagvermogen en in het verminderen van de hoeveelheid zetting en differentiële zetting.
Wil je SkyCiv's Foundation Design-software proberen? Met onze gratis tool kunnen gebruikers lastdragende berekeningen uitvoeren zonder download of installatie!
