Tipuri de fundații ale clădirilor & Cum distribuie ele sarcinile
Când o persoană obișnuită se gândește la o fundație, probabil că îi vin în minte pereții subsolului casei sale. Sau se gândesc la acea persoană care îi sună în fiecare an la aceeași dată pentru a le cere o donație… Un perete de subsol, sau perete de fundație, este partea unei structuri care rezistă la încărcarea din cauza presiunilor laterale ale pământului cauzate de solul acumulat împotriva sa, dar, de asemenea, transferă sarcina clădirilor de la structura de deasupra către pământul de dedesubt. Există două categorii de fundații care sunt folosite pentru a transfera sarcinile clădirii către sol, fundațiile superficiale și fundațiile adânci. Tipul de sol și condițiile sale îi ajută pe inginerii structurali să determine ce tip de fundație este cel mai potrivit pentru o anumită structură.
Fundațiile de adâncime se găsesc adesea sub structuri ușor încărcate, cum ar fi o casă sau o magazie și se găsesc aproape de suprafața pământului. Un exemplu de fundație superficială este o talpă din beton. Pardoselile din beton sunt situate sub pereții de fundație și coloanele interioare și sunt folosite pentru a răspândi sarcina de la structura de deasupra pe o suprafață suficient de mare care să limiteze mișcarea în subsolul de dedesubt. Dimensiunea unei fundații necesare depinde de tipul de sol care se află dedesubt. Dacă o talpă este amplasată pe argilă, aceasta trebuie să fie mult mai mare decât dacă ar fi amplasată pe roca de bază, deoarece roca de bază are o capacitate portantă mult mai mare.
Fundațiile joase sunt susceptibile la mișcare în funcție de condițiile din jur și de tipul de sol pe care se sprijină. De exemplu, în Winnipeg, unde locuiesc, majoritatea fundațiilor caselor sunt construite pe argilă, care se umflă atunci când absoarbe umezeala. Umflarea solului face ca acesta să se ridice, ceea ce poate ridica fundația și poate provoca așezări diferențiale în casă. Dacă așezarea diferențială este minimă, de obicei nu este o problemă structurală, ci mai degrabă o problemă estetică. Uneori, mișcarea poate fi atât de severă încât integritatea structurală a sistemului de fundație este compromisă și sunt necesare reparații sau înlocuiri. Consultați această postare pentru alte cauze ale mișcărilor și eșecurilor fundațiilor de mică adâncime.
Dalele de radier și placa pe sol sunt alte două tipuri de fundații de mică adâncime care sunt folosite în construcții și pot fi mult mai economice decât fundațiile adânci dacă sarcinile nu sunt prea mari și structura poate tolera mișcări diferențiale. Există riscuri asociate cu placa pe nivel, deoarece există posibilitatea ca solul de dedesubt să se micșoreze și să se umfle, ceea ce ar provoca mișcări în placă. Dacă proprietarul se simte confortabil cu mișcarea plăcii, atunci acest tip de planșeu este cea mai economică opțiune. În cazul în care finisajele și echipamentele care se amplasează pe o placă nu pot tolera mișcarea, atunci se recomandă adesea o placă de pardoseală structurală. O placă de pardoseală structurală are un gol dedesubt, astfel încât umflarea și contracția solului de dedesubt nu afectează placa. Atunci când condițiile de sol nu sunt ideale pentru a acomoda fundațiile superficiale, trebuie luate în considerare fundațiile adânci.
Fundațiile adânci sunt adesea întâlnite sub clădiri mai mari, unde greutatea structurii este foarte mare și unde nu se dorește mișcarea structurii. Aceste fundații transferă sarcina solului mult sub suprafața pământului. Cel mai comun tip de fundații adânci sunt piloții. Stâlpii sunt lungi și subțiri și transferă sarcinile unei clădiri prin frecare între partea laterală a stâlpului și solul înconjurător și prin sprijin între partea inferioară a stâlpului și stratul de sol de dedesubt. Stâlpii pot fi construiți din oțel, lemn sau beton. Piloții din oțel sunt adesea secțiuni laminate la cald în formă de I sau piloți cu șuruburi elicoidale. Stâlpii din lemn sunt adesea secțiuni mari de lemn care sunt tratate sub presiune și sunt utilizate pentru structuri temporare sau permanente. Stâlpii din beton sunt fie de formă hexagonală solidă, fie de formă circulară armată cu armături din oțel.
Orice persoane pot crede că adâncimea fundației este corelată cu magnitudinea sarcinii transferate în sol, dar de obicei nu este așa. În cazul în care sarcinile sunt foarte mari, fundațiile adânci sunt instalate sub suprafața pământului până când se întâlnește un strat de sol puternic/dens, cum ar fi roca de bază sau tillul glaciar. Ambele au capacități portante foarte mari pe care soluri precum argila și pietrișul nu le pot oferi. Stâlpii care se extind până la straturile de sol puternic/dens sunt numiți stâlpi portanți de capăt. Locația acestor straturi de sol poate varia destul de mult. Pe un șantier mare de construcții este posibil ca un stâlp să întâlnească roca de bază la 15 metri sub nivelul solului la un capăt al șantierului, în timp ce un stâlp aflat la celălalt capăt al șantierului poate întâlni roca de bază la o adâncime de până la 100 de metri sub nivelul solului!
Când un stâlp este folosit pentru a transfera sarcini la solul înconjurător prin frecare, aceștia se numesc stâlpi de frecare. O lungime mai mare a stâlpului înseamnă o capacitate mai mare de a transfera sarcini în solul înconjurător. Stâlpii de fricțiune sunt utilizați atunci când există sarcini mai ușoare care trebuie transferate în sol și când nu este economic sau fezabil să se extindă stâlpul până la un strat dens de sol. În zilele noastre, piloții de fricțiune din beton sunt adesea utilizați pentru fundația locuințelor noi, deoarece sunt mult mai stabili decât fundațiile.
Fundațiile sunt una dintre cele mai importante componente ale structurii unei clădiri. Este regretabil faptul că solurile pe care sunt transferate sarcinile clădirii pot fi atât de variabile de la o locație la alta. Pentru a reduce riscurile implicate de fundații, se recomandă întotdeauna ca un inginer geotehnician să efectueze o investigație a solului. Aceștia vor fi în măsură să ofere o recomandare bună cu privire la ce fundații să folosească în funcție de tipul de sol întâlnit. Pentru majoritatea clădirilor noi, în funcție de jurisdicția dumneavoastră, nu veți putea obține o autorizație de construcție fără un raport geotehnic sau o recomandare bazată pe experiența inginerilor.
Sperăm că acest lucru vă oferă câteva cunoștințe de bază despre fundațiile folosite pentru a susține clădirile în care locuiți și pe care le vedeți în viața de zi cu zi. Dacă doriți să aflați mai multe despre fundații și alte lucruri legate de ingineria structurală, nu ezitați să vă înscrieți la cursul nostru despre bazele ingineriei structurale! Aveți întrebări despre fundații? Nu ezitați să lăsați un comentariu mai jos.
Dacă doriți mai multe informații despre elementele de bază ale ingineriei structurale, nu ezitați să luați Ghidul nostru final aici!