Ingegneria di base: significato e tipi di fondazione

Molte strutture come dighe, ponti, edifici, strade ecc. Sono costruite da ingegneri civili per soddisfare le nostre diverse esigenze. Tutte queste strutture sono fuori terra e sono visibili. Queste sono chiamate sovrastrutture. Le strutture applicano il carico sul suolo su cui riposano. Se le sovrastrutture vengono posizionate direttamente sul terreno, il terreno viene sovraccaricato e non sarà in grado di sostenerle in modo sicuro. Per trasferire in sicurezza il carico della struttura sul terreno, una parte della struttura viene posizionata sotto il terreno.

Questa parte della struttura è chiamata sotto-struttura. La sotto-struttura viene solitamente chiamata fondazione. Così gli elementi strutturali che collegano, i ponti, gli edifici ecc. Al suolo sono chiamati fondamenta. Il fondamento di qualsiasi struttura è molto importante perché la sicurezza e l'affidabilità della struttura dipendono dalla fondazione.

Il carico di una struttura viene trasmesso dalla sovrastruttura alla sottostruttura, ovvero fondazione per colonne o muri. La fondazione distribuisce il carico al terreno in modo tale che il terreno sia in grado di sopportare il carico come mostrato nella figura 11.1.

Tipi di basi:

Le fondazioni sono generalmente classificate in due categorie:

(i) Fondazioni superficiali e

(ii) Fondazioni profonde

Fondamenti superficiali:

Fondazioni superficiali sono quelle che trasmettono i carichi al suolo a profondità ridotta. Viene fornito un fondotinta poco profondo quando il terreno a bassa profondità è sufficientemente forte da sopportare il carico che probabilmente verrà imposto su di esso. Per fondazioni poco profonde, il rapporto tra la profondità delle fondazioni, D e la larghezza della fondazione, B è uguale o inferiore a 1. La base e il tappeto sono fondamenta poco profonde.

Per fondazioni poco profonde.

Le fondazioni profonde sono quelle che transitano nel terreno più profondo. Sono necessarie fondamenta profonde quando il terreno a bassa profondità non è in grado di sostenere una struttura e uno strato duro è disponibile a profondità maggiori. Per fondazioni profonde, il rapporto tra la profondità della fondazione e la larghezza della fondazione è maggiore di 1. Le pile e i cassoni sono fondamenta profonde.

Per fondazioni profonde

D / B> 1

Tipi di fondazioni superficiali

Le fondazioni superficiali sono dei seguenti tipi:

(i) Diffusione del fondale

(ii) Piedino del cinturino

(iii) Basamento combinato

(iv) Base per zattera o zattera

(v) Base continua.

(i) Diffusione:

Viene anche chiamato un singolo basamento di colonna. Questo è il tipo più comune di fondamenta e può essere di forma quadrata, rettangolare o circolare: spesso è della forma della colonna. È fatto di cemento armato. Questo è chiamato un appiglio diffuso in quanto diffonde il carico strutturale su una determinata area di terreno. La Figura 11.4 mostra i piedi sparsi.

(ii) Piedino del cinturino:

Se le basi isolate distese di due colonne sono collegate da una trave, viene chiamata piedino per cinghia e il raggio viene chiamato trave a cinghia. Il fascio di cinghie non trasferisce alcun carico sul terreno in quanto non è a contatto con il terreno. La Figura 11.5 mostra un piedino per la cinghia.

(iii) Basamento combinato:

Un basamento esteso che supporta due o più colonne è noto come footing combinato. Un piano combinato è generalmente costruito quando due o tre colonne si trovano molto vicine l'una all'altra. La forma del basamento combinato può essere rettangolare se entrambe le colonne portano carichi uguali o possono essere trapezoidali se trasportano carichi diversi. La Figura 11.6 mostra il footing combinato.

(iv) Base continua:

E 'noto anche come piedestallo. È previsto un basamento continuo per una parete portante. Il basamento continuo è fatto di mattoni. La lunghezza del basamento continuo è di solito molto più grande della larghezza del basamento.

(v) Tappetino o zattera:

Un basamento opaco è un tipo di base combinata che copre l'intera area sotto una struttura e supporta tutte le pareti e le colonne. Di solito è più economico di mal

Una stuoia è strutturalmente rigida e quando si deposita, si assesta in modo uniforme come entità monolitica. Riduce quindi il potenziale di compensazione differenziale. Le stuoie sono generalmente utilizzate quando le condizioni del terreno sono molto irregolari e le strutture sono troppo pesanti per evitare l'ingombro.

Fattori che influenzano la profondità della fondotinta superficiale:

I seguenti fattori influenzano la profondità delle fondamenta superficiali:

(i) Spessore dello strato superiore:

Se la fondazione deve essere costruita nel terreno che ha una buona percentuale di materia vegetale e di decomposizione organica, allora deve essere collocata al di sotto dello spessore di questa sostanza organica. Poiché questo tipo di terreni organici subiscono notevoli variazioni di volume all'applicazione del carico esterno.

(ii) Congelamento del terreno:

Nelle regioni in cui la temperatura dell'aria scende al di sotto di 0 ° C per periodi prolungati, la temperatura del suolo scende a un livello comparabile e l'acqua si trasforma in ghiaccio. Questo è chiamato congelamento a terra. Il congelamento del terreno ha impatti significativi sulle fondazioni costruite su tali terreni a causa del sollevamento del gelo, in cui vi è un movimento verso l'alto del terreno a causa della formazione di ghiaccio sotterraneo, chiamato lente di ghiaccio. In tali regioni, le fondazioni dovrebbero essere situate sotto la profondità della penetrazione del gelo per evitare danni alle strutture.

(iii) Profondità del cambio di volume:

Alcuni terreni subiscono variazioni di volume dovute a bagnatura e asciugatura alternate, come il terreno di cotone nero. In tale terreno, la fondazione deve essere posizionata al di sotto della zona di cambio del volume. La zona di variazione del volume varia da 1, 2 a 3, 5 m in caso di terreno di cotone nero.

La Tabella 11.1 offre un'idea per valutare la suscettibilità dei terreni per il cambiamento di volume:

(iv) profondità di setacciatura:

Per la struttura adiacente a fiumi o corsi d'acqua, soggetta all'azione sgrassante dell'acqua, è necessario tenere presente la profondità della purga per la posizione delle fondazioni. La profondità di tali fondazioni dovrebbe essere ad un livello ben al di sotto della profondità della pacciamatura.

In India, la formula di Lacey viene utilizzata per determinare la normale profondità di lavaggio

D _L = 0, 47 (Q / F) ^1/3

dove D _L = profondità del normale setaccio

Q = scarica totale in m ³ / sec

fattore f-limo = 1, 76 √m

m = diametro medio ponderato delle particelle in mm.

La profondità di setacciatura totale è determinata utilizzando la correlazione suggerita da diversi ricercatori.

La Tabella 11.2 mostra le raccomandazioni di Seth per la purga totale:

(v) Livello delle acque sotterranee:

Per quanto possibile fondazioni superficiali sono poste al di sopra del livello della falda freatica per evitare difficoltà di costruzione e per impedire che le forze di sollevamento agiscano sulle fondamenta. Posizionando le fondamenta sopra il livello della falda acquifera, è possibile evitare anche i requisiti di impermeabilizzazione.

(vi) Utilità e difetti sotterranei:

Utilità sotterranee come linee di rifornimento idrico, linee di separazione, ecc. Dovrebbero essere tenute a mente al momento di decidere la profondità della fondazione. Anche i difetti sotterranei come cavità, miniere abbandonate, ecc. Dovrebbero essere presi in considerazione durante la pianificazione della posizione di fondazione. La fondazione non dovrebbe essere localizzata su utenze sotterranee e difetti.

(vii) Linea di proprietà e strutture adiacenti:

Se una costruzione deve essere fatta vicino a una linea di proprietà adiacente, la fondazione deve essere posizionata in modo tale da non estendersi alla linea di proprietà adiacente per evitare controversie legali. Se una nuova fondazione deve essere posata vicino a una struttura esistente, il bordo inferiore della fondazione vicina deve trovarsi alla distanza minima "S" di distanza dalle vecchie fondamenta in cui S è la più grande delle due larghe basi. La profondità della nuova fondazione dovrebbe essere tale che la linea tracciata dal bordo inferiore del vecchio fondamento (a 30 ° per terreno medio e 45 ° per terreno morbido) non dovrebbe intersecare il bordo inferiore della nuova fondazione come mostrato nella figura 11.10.

(viii) Terreno in pendenza:

Quando la fondazione deve essere posizionata su un terreno in pendenza, la profondità di fondazione deve essere tale che una linea disegnata dal bordo inferiore della fondazione con un angolo di 30 ° e una distanza orizzontale di 90 cm non dovrebbe intersecare, come mostrato in figura 11.11.

(ix) Fondazioni a diversi livelli:

In situazioni in cui il fondo delle fondamenta di una struttura si trova a un livello diverso, BIS formula le seguenti raccomandazioni:

(a) Nel caso del suolo granulare, una linea tracciata tra i bordi adiacenti inferiori delle fondazioni adiacenti non dovrebbe avere una pendenza più ripida di 2 H: 1 V, come mostrato nella figura 11.12.

(a) Per l'appoggio su terreni argillosi, una linea tracciata tra il bordo adiacente inferiore del basamento superiore e il margine superiore adiacente del basamento inferiore non dovrebbe avere una pendenza più ripida di 2H: 1 V come mostrato nella figura 11.13.

Tipi di fondazioni profonde:

Le fondazioni profonde sono di tipi diversi a seconda del meccanismo da cui queste fondazioni derivano la sua capacità portante, la sua forma e il suo materiale:

(i) Fondazione per pali

(ii) fondazione del pilastro

(iii) fondazione di pozzo o cassion.

(i) fondazione su pali:

La base per pali è un elemento strutturale lungo e snello che trasferisce il carico della struttura su uno strato solido a una notevole profondità sotto la superficie del terreno.

(ii) fondazione del pilastro:

I moli sono mucchi di grande diametro che distribuiscono il carico della struttura lungo l'intera profondità dei terreni in cui si trova.

(iii) fondazione Well o Cassion:

Pozzo o cassone è una scatola o pozzo di grande dimensione che viene affondato in profondità nel terreno per sostenere carichi pesanti. La capacità di carico di tale fondazione è molto grande. Trasferisce il carico della struttura sul terreno attraverso il cuscinetto e l'attrito della pelle. Tali basi sono generalmente utilizzate nei ponti.