В инженерии фундамент — это элемент конструкции , который соединяет ее с землей или, реже, с водой (как в случае с плавучими конструкциями ), передавая нагрузки от конструкции к земле. Фундаменты обычно считаются либо мелкими , либо глубокими . [1] Инженерия фундаментов — это применение механики грунтов и механики горных пород ( геотехническая инженерия ) при проектировании элементов фундаментов конструкций.
Фундаменты обеспечивают устойчивость конструкции от земли:
.jpg/1280px-Lincoln_Park_Affordable_Housing_Phase_2_(53566542487).jpg)
Проектирование и строительство качественного фундамента должны отвечать некоторым основным требованиям: [2]
.jpg/1280px-Loty%C5%A1sk%C3%A9_etnografick%C3%A9_muzeum_v_p%C5%99%C3%ADrod%C4%9B_(91).jpg)
Здания и сооружения имеют долгую историю строительства с использованием древесины, контактирующей с землей. [3] [4] Строительство столбов в земле может технически не иметь фундамента. Деревянные сваи использовались на мягком или влажном грунте даже под каменными или кирпичными стенами. [5] В морском строительстве и строительстве мостов перекрещивание бревен или стальных балок в бетоне называется ростверком. [6]
Возможно, самым простым фундаментом является опорный камень, один камень, который одновременно распределяет вес по земле и приподнимает древесину над землей. [7] Опорные камни — это особый тип опорного камня.
Сухой камень и камни, уложенные на раствор для строительства фундаментов, распространены во многих частях мира. Сухие каменные фундаменты могут быть окрашены раствором после строительства. Иногда верхний, видимый ряд камня представляет собой обтесанные, добытые в карьере камни. [8] Помимо использования раствора, камни также можно укладывать в габион . [9] Одним из недостатков является то, что при использовании обычной стальной арматуры габион прослужит гораздо меньше, чем при использовании раствора (из-за ржавчины). Использование атмосферостойкой стальной арматуры может несколько уменьшить этот недостаток.
Фундаменты из щебня представляют собой неглубокую траншею, заполненную щебнем или камнями. Эти фундаменты простираются ниже линии промерзания и могут иметь дренажную трубу, которая помогает отводить грунтовые воды. Они подходят для почв с водоотводимостью более 10 тонн/м 2 (2000 фунтов на квадратный фут).
Часто называемые фундаментами , обычно заглубляются примерно на метр в почву . Одним из распространенных типов является раздельный фундамент, который состоит из полос или подушек из бетона (или других материалов), которые простираются ниже линии промерзания и передают вес от стен и колонн на почву или коренную породу .
Другим распространенным типом мелкозаглубленного фундамента является фундамент с плитой на грунте, где вес конструкции передается на почву через бетонную плиту, размещенную на поверхности. Фундаменты с плитой на грунте могут быть армированными плитами толщиной от 25 см до нескольких метров в зависимости от размера здания или плитами с пост-напряжением, которые обычно составляют не менее 20 см для домов и толще для более тяжелых конструкций.
Другой способ установки готовых к строительству фундаментов, который более экологичен, — это использование винтовых свай . Установка винтовых свай также распространилась на жилые помещения, и многие домовладельцы выбирают винтовой свайный фундамент среди других вариантов. Некоторые распространенные области применения винтовых свайных фундаментов включают деревянные террасы, заборы, садовые домики, перголы и навесы для автомобилей.
Используется для передачи нагрузки конструкции вниз через верхний слабый слой верхнего слоя почвы на более прочный слой подпочвы ниже. Существуют различные типы глубоких фундаментов, включая ударные забивные сваи, буронабивные шахты, кессоны , винтовые сваи , гео-пирсы [ требуется разъяснение ] и колонны, стабилизированные грунтом [ требуется разъяснение ] . Соглашения об именовании различных типов фундаментов различаются у разных инженеров. Исторически сваи были деревянными , позже стальными , железобетонными и предварительно напряженными .
Тип глубокого фундамента , в котором используется один, как правило, большого диаметра, структурный элемент, заглубленный в землю, для поддержки всех нагрузок (веса, ветра и т. д.) большой надземной конструкции.
В последние годы для экономичного строительства ветровых электростанций с фиксированным дном в мелководных подводных местах использовалось множество моносвайных фундаментов [10] . [11] Например, одна ветровая электростанция у побережья Англии была введена в эксплуатацию в 2008 году с более чем 100 турбинами, каждая из которых была установлена на моносвайном фундаменте диаметром 4,74 метра на глубине океана до 16 метров. [12]
Плавающий фундамент — это тот, который стоит на воде, а не на суше. Этот тип фундамента используется для некоторых мостов и плавучих зданий.
Фундаменты проектируются инженером-геотехником с учетом достаточной грузоподъемности в зависимости от типа подпочвы/горной породы, поддерживающей фундамент , а само основание может быть спроектировано конструктивно инженером-строителем . Основными проблемами проектирования являются осадка и несущая способность . При рассмотрении осадки обычно учитываются общая осадка и дифференциальная осадка. Дифференциальная осадка — это когда одна часть фундамента оседает больше, чем другая. Это может вызвать проблемы для конструкции, которую поддерживает фундамент. Расширяющиеся глинистые почвы также могут вызывать проблемы.
