Ленточный фундамент на склоне схема: Ленточный фундамент на склоне: виды, условия и материалы

Содержание

Ленточный фундамент на склоне: виды, условия и материалы

Строительство дома не всегда осуществляется на идеально ровной местности. Нередко жилые постройки возводят в горах или на холмистых участках. В таких случаях очень важно правильно подобрать правильный тип фундамента, который, несмотря на сложный ландшафт, будет качественно выполнять функции опоры для всего строения.

Если дом сооружается из камня и бетона, то наиболее оптимальным вариантом основания для него станет фундамент ленточного типа. Он разделяется на несколько подвидов, и благодаря этому всегда есть возможность выбора самого подходящего варианта. Из нашей статьи читатели смогут узнать об особенностях строительства ленточного фундамента на склоне.

Содержание:

Типы и подвиды ленточных фундаментов

Строительство домов на уклонах и холмистых местностях имеет свои особенности. Естественно, работа, как и в обычном случае начинается с закладки фундамента. В строительной сфере известно четыре основных типа оснований для жилых и производственных построек. К ним принадлежат:

свайный,
столбчатый,
плитный
и ленточный типы фундаментов.

Строительство домов на склонах опытные специалисты рекомендуют вести с применением плитного, ленточного или столбчатого оснований. Но даже закладка плитного фундамента в гористой местности осложнена тем, что требуется создавать насыпь, формируя ровную площадку. Эта работа сопряжена с хлопотами и различными накладками, связанными с доставкой дополнительного грунта, его равномерным разравниванием по площади, отведённой под строительство.

Оптимальным вариантом в таких случаях, по мнению многих специалистов, является применение фундамента ленточного типа, идеально подходящего для возведения тяжёлых и лёгких конструкций.

Итак, все ленточные фундаменты, применяемые в строительных работах на склонах, разделяются на монолитные конструкции (их изготавливают из железобетона) и сборные (изготавливаются из кирпича, бетона или других небольших элементов).

Фото ленточного монолитного фундамента на склоне

Монолитный фундамент пользуется большим спросом, поскольку и сооружать его намного легче, и больших сроков для своего обустройства не требует, и прочность хорошую имеет. По сравнению, например, с кирпичной или бетонной кладкой такой вариант устройства основания является просто идеальным. Кроме всего прочего кладка из кирпича, соединённая цементом, не сможет выдержать такой длительной эксплуатации, как конструкция из железобетона.

Согласно некоторым утверждениям, для полноценного затвердевания бетону требуется примерно 49 лет. На протяжении же последующих 49 лет происходит обратный процесс, когда цементный состав возвращается к своему исходному состоянию через разрушение.

Кроме этого существует сильно заглубленный и мелкозаглубленный фундамент. На определение данного параметра оказывает существенное влияние нижняя точка промерзания почвы. Если котлован под фундамент по своей глубине выше уровня промерзания, то конструкцию основания относят к мелкозаглубленным. Соответственно, если глубина траншеи больше, чем точка промерзания, то тип фундамента является заглубленным.

Следует заметить, что мелкозаглубленный ленточный фундамент на склоне приемлем лишь в случае стабильного грунта, не склонного к пучению. Если же почва характеризуются техногенностью и пучинистостью, то в ней, независимо от итогового веса постройки рекомендуется сооружать только хорошо заглубленные основания.

В целом же устройство фундаментов на склонах практически ничем не отличается от конструирования подобных построек на ровных поверхностях. Единственным отличительным качеством здесь является высота конструкции над уровнем почвы, которая будет несколько большей по сравнению со стандартными ситуациями.

Независимо от ситуации дно котлована под фундамент на склоне должно быть строго горизонтальным. На него перед заливкой основания укладывается так называемая подушка из бетона или песка. Дальше потребуется установить опалубку для заливки основания, причём она должна возвышаться над уровнем грунта на высоту, равную параметрам цокольной части дома. На уклоняющемся участке опалубка по высоте будет большей.

Рекомендация. Создание фундамента на склоне обязательно начинается с разбивки периметра. Обычно она выполняется при помощи теодолита, но если такового нет, то можно определить прямой угол посредством обычной рулетки строителя. С этой целью в определённом месте следует забить деревянный колышек, а потом привязать к нему две прочные нити длиной 3 и 4 м соответственно. Чтобы получить прямой угол, достаточно развести на 5 м концы нитей.

Выбираем фундамент в соответствии с особенностями дома

Классический мелкозаглубленный фундамент ленточного типа на уклоне разрешается сооружать при незначительном угле склона. Если это требование соблюдено, то подобное основание разрешено к применению.

Схема устройства стпенчастого фундамента ленточного типа на склоне

При более крутых уклонах наилучшим вариантом будет ленточный ступенчатый фундамент. Особенностью этой конструкции является то, что она возводится в форме ступеней, количество которых увеличивается по мере приближения к вершине уклона. Такое основание будет достаточно прочным и способным выдержать серьёзные нагрузки, исходящие со стороны склона.

Также заметим, что на склонах, где наблюдаются большие подвижки грунта, обустройством ленточного фундамента лучше вообще не заниматься, отдавая предпочтение основаниям другого типа. Вообще ленточные фундаменты рекомендуют на склонах монтировать лишь в тех случаях, если уклон расположен под небольшим углом. Обустраивать мелкозаглубленный фундамент для дома ленточного типа следует после получения соответствующего разрешения от геодезических служб.

Построение ленточного фундамента на склоне всегда начинают с подготовительных работ. Мастеру нужно будет изучить место, на котором сооружается основание дома, потом хорошенько очистить его от мусора и, конечно же, отметить непосредственно место заливки фундамента. Выполняется эта работа с применением вспомогательных инструментов – рулетки и прочного шнура.

При обустройстве фундамента на склоне строительные специалисты советуют брать во внимание такие характеристики выбранной местности:

Угол уклона. Этот параметр считается среди всех остальных основным, ведь именно от него будет зависеть выбор разновидности основания.
Уровень залегания грунтовых вод. На основании этого показателя впоследствии определяется глубина, на которую следует опускать основание, а также делается выбор в пользу того или иного вида гидроизоляции.
Почвенный состав. В соответствии с этим параметром подбирается глубина, на которой будет залегать фундамент, а также – обустраивается дренажная система.

Совет. Особенно тщательно отнеситесь к устройству дренажной системы и формированию водоотвода. Именно влага, поступающая сверху, часто подмывает основания жилого строения, существенно уменьшая срок его эксплуатации.

Из-за влаги ослабляется устойчивость здания, а строительные материалы теряют свои функциональные возможности. Кроме того, вода может изменять рельеф склонов, постепенно смывая с них почву. Предотвратить осыпание грунта следует заблаговременно, до устройства фундамента. С этой целью предпринимается несколько эффективных мер:

Создание растительных насаждений, состоящих из кустарников и деревьев с развитой корневой системой. Этот метод является одним из самых недорогих и действенных, позволяющих укрепить почву на склонах любой крутизны. Кроме этой функции деревья ещё и украсят природный ландшафт, расположенный вокруг строения.
Механические системы, укрепляющие грунт. В основном они представлены металлическими распорками, вкопанными по всей поверхности уклона.

Схема безопасной подготовки участка на склоне под строительство фундамента

Прежде, чем начинать возведение фундамента на склоне, необходимо убедиться в том, что почва обладает хорошей несущей способностью, а уклон – достаточно устойчив. В строительстве считается, что наиболее безопасным градусом уклона на почвах песчаного типа считается уровень 27 – 31ºC. Если же строительство ведётся на глинистых почвах твердопластичного характера, или же на грунтах ледникового происхождения угол уклона может достигать и 70 ºC.

Как рассчитать фундамент при строительстве на склоне

Прежде, чем начинать рытьё котлована на склоне под фундамент, необходимо провести геодезическое исследование отведённой для этих целей местности. Информация, полученная в ходе этих исследований, поможет определить, насколько серьёзны перепады высот. При наличии этой информации будет несложно определить, какой высоты должна быть опалубка и какая глубина будет предпочтительнее для фундаментного котлована. Замеры делаются в продольном направлении по всей длине ленты. Следует на этапе подготовки также продумать временную защиту от сточных вод, образуемых осадками, ведь они могут затопить траншеи. С этой целью на холмистой вершине той местности, которая выбрана под строительство фундамента и дома, сооружается временный ров или земляной вал.

Желательно также определить ширину подошвы фундамента. Её величина ни в коем случае не должна превышать допустимых параметров удельного давления на подушку, укладываемую под основание дома и грунт. Собственно, на основании этой ширины потом и выкапываются траншеи нужного размера.

На дне котлована затем делается песчаная засыпка, толщина которой должна составить 15-20 см. её следует хорошенько уплотнить, обильно полив водой. Сверху на засыпку укладывается гидроизоляционная прослойка в виде рулонов, а потом монтируется деревянная опалубка. Здесь следует заметить, что высота опалубки будет переменчивой из-за уклона. В нижней части опалубка по высоте будет больше, чем в верхней.

Расчёт ленточного фундамента для строительства на склоне лучше всего доверить профессиональному мастеру. Дело в том, что для выполнения такой работы понадобится собрать определённую информацию по расположению и уровню залегания грунтовых вод, а также по типу почвы. Возникает необходимость и в проведении других важных измерений. Такие подготовительные работы в строительной сфере носят название инженерно-геологических изысканий. Произвести расчёты по фундаменту без них не представляется возможным.

Результаты проводимых исследований обязательно должны предоставить строителям ответы на следующие вопросы:

Какова глубина промерзания грунта?
Какими характеристиками обладает почва на участке?
Каков уровень залегания грунтовых вод?
Каков тип грунта на выбранной местности?

Ориентируясь на эти характеристики, можно определить рентабельность сооружения фундамента ленточного типа на склоне. Также строительные специалисты на основании предоставленной исследованиями информации смогут узнать, какой будет степень усадки почвы, существует ли риск серьёзных просадок нового строения, нужно ли использовать сваи (и если да, то каким должно быть их количество).

Расчёт фундамента на склоне имеет свои особенности. Так, геодезические исследования проводятся только специализированными инженерами, поскольку только они смогут учесть все характеристики почвы на отведённом под строительство участке. Обычный человек может просто выпустить из вида важные факторы (такие, например, как динамические или постоянные нагрузки на почву). Неправильно выполненные инженерно-геодезические исследования повлекут за собой значительное сокращение срока эксплуатации нового строения.

Схема устройства фундамента на склоне

Схематический план ленточного фундамента на склоне

Схематическое представление фундамента на общей схеме дома, обустраиваемого на склоне, является обязательным условием качественного строительства. Надёжность постройки будет во многом зависеть от правильно составленной схемы основания.

Чтобы отобразить схематически фундамент, нужно на чертеже дома найти самую нижнюю точку грунта, и уже от этой точки отмерить вниз глубину залегания фундамента (причём она должна быть немного больше величины промерзания). К отмеренной величине необходимо обязательно добавить около 50 см – толщину слоя песчано-щебневой подушки.

Также при составлении схемы основания дома на склоне нужно обязательно учесть, что при наличии больших заморозков и ветров в районе строительства потребуется дополнительно вырыть траншею глубиной 2-2.5 м. при этом верхняя часть основания должна немного возвышаться над поверхностью почвы.

Расчётные работы

Выполнение расчётных работ на основании данных, полученных в результате исследований, может быть осуществлено самостоятельно, с применением информации из учебников по строительству ГОСТов и т.п. облегчить задачу, связанную с такими расчётами, помогут специализированные компьютерные программы или обычный онлайн-калькулятор, который присутствует на некоторых сайтах строительной тематики.

Иногда из-за слабых или чересчур подвижных грунтов на склонах приходится создавать комбинированный фундамент ленточно-свайного типа. И в данном варианте большое значение имеет информация о максимальном уровне нагрузки на свайные элементы конструкции. От мастера потребуется также определить шаг, с которым следует монтировать сваи. Для этого придётся рассчитать нагрузку на ростверк, а также – общий вес строения. Кроме этих характеристик необходимо владеть информацией о:

Весе стяжки.
Весе перекрытий.
Весе напольного покрытия.
Материалах, используемых для формирования кровли и перегородок, а также – их весе.
Уровне ветровых и снеговых нагрузок.
Весе стропильных конструкций.
Степени полезных нагрузок.

В понятие расчётных работ также входит определение расходов на строительные материалы, которые обязательно потребуются мастеру. Определить эти расходы можно, ориентируясь на предполагаемые материальные траты, зависящие от следующих факторов:

Количество материалов, требуемое для возведения фундамента (свайных элементов, щебня, песка, бетона).
Стоимость аренды спецтехники.
Цена за выполнение геодезических исследований и земельных работ.
Оплата услуг по исследованию почвы на строительном участке.
Расходы на обустройство укрепляющих систем для грунта и дренажных конструкций.

Вообще строительство дома на горном или холмистом склоне считается неприемлемым, однако в некоторых случаях оно имеет определённые преимущества. В частности, жилые здания, обустроенные на холмах, надёжно защищены от затоплений во время выпадения обильных осадков. Ещё одним достоинством строительства на холмах считается устойчивость зданий к сильным ветрам. Ну а чтобы дом был максимально прочным, его следует сооружать либо на ленточном, либо на свайном, либо на ступенчатом фундаменте. Все они характеризуются надёжностью и практичностью.

Возведение фундамента на склоне: какие инструменты и материалы понадобятся?

Вид построенного фундамента на склоне

Если будущий владелец дома планирует возводить фундамент своими руками, то ему следует внимательно изучить список инструментов и материалов, которые пригодятся в такой работе. Вот они:

Цемент
Щебень
Песок
Доски
Арматура
Бетономешалка
Гидроизоляционные материалы
Бруски из древесины
Лазерный уровень
Вёдра
Устройства для вибрационной трамбовки
Рулетка
Мастерок
Бетономешалка
Отвес
Лопата
Прочный шнур
Проволока для связывания арматурных прутьев
Бензопила или ножовка
Шуруповерт и молоток

Непосредственно монтаж фундамента с применением перечисленных инструментов осуществляется по стандартным технологиям. То есть, вначале проводятся геодезические изыскания, участок очищается от различного мусора, камней и травы, потом на нём делается разметка, выкапывается траншея (под ленточный фундамент) или котлован (под комбинированное свайно-ленточное основание). Дальше на дне котлована формируется песчаная подушка, хорошенько утрамбовывается и уже на нее потом устанавливается опалубка под заливку бетона. Следует заметить, что опалубка должна обладать хорошей прочностью, в ней не должно быть никаких слабых мест, и с этой целью проводится укрепление грунта распорными элементами. Очень часто на создание опалубки уходит гораздо больше времени, нежели на саму заливку основания дома.

Последовательность выполнения строительных работ

Самостоятельное строительство фундамента ленточного типа на склоне осуществляется по специальной технологии, которая предполагает поэтапное выполнение работ.

Подготовительные работы. Прежде, чем выполнять укладку ленточного фундамента, требуется провести так называемые разведывательные работы, которые предполагают формирование небольших по диаметру скважин. Главное их предназначение, конечно, заключается в предоставлении сведений о глубине залегания грунтовых вод. Кроме этого они станут источником чистой родниковой воды.
Расчётные работы. Их выполняют для того, чтобы определить вес основания, его давление на почву, предполагаемый вес снежных и ветровых нагрузок, размеры фундамента. Дальше потребуется скорректировать полученные данные. Вес дома можно получить при наличии объёма постройки, который, в свою очередь, вычисляется математически. Определив количество строительных материалов, можно вычислить удельный вес. Имея точный объём дома и удельный вес материалов, можно легко вычислить общий вес всего фундамента. К этому значению требуется прибавить вес всей бытовой техники, которая будет располагаться внутри дома, а также вес автомобиля (если внутри жилого здания будет расположен гараж). Глубина залегания основания определяется в соответствии с расчётами почвы на территории, отведённой под строительство. Если в грунте основным материалом является песок, то глубина траншеи должна составить не меньше 0. 7 м, в глинистых грунтах глубина залегания основания должна быть большей от глубины промерзания, а в не пучинистых почвах – примерно – 0.5 м.
Устройство траншеи. Глубина залегания основания будет зависеть от типа почвы, преобладающего на участке, выбранном под застройку. При сухих грунтах степень заглубления может быть незначительно больше. При этом минимальный параметр глубины составляет по-прежнему 50 см. По ширине выкапываемая траншея должна быть немного большей, чем ширина стены дома. Дно котлована следует делать ровным, никакие уклоны не приветствуются. Если уклон чересчур сильный, то строители рекомендуют сооружать на таком холме ленточный фундамент ступенчатого типа. Но в данном случае, согласно инструкции, подошва основания должна быть строго горизонтальной. Если конструкцию фундамента планируют делать монолитной, то обязательно следует сделать армирование, которое предотвратит преждевременное разрушение основания.
Рытье траншеи для устройства фундамента ленточного типа с уклоном
Формирование подушки из песка. Этот элемент фундаментной конструкции является обязательным, ведь с его помощью нагрузка на грунт распределяется равномерно. Толщина подушки, по обыкновению, составляет 10-15 см, при этом песок после укладки требуется разровнять, смочить и хорошо утрамбовать. Если основание строения получается немного большим, чем положено (а именно – 40 см), то поверх слоя песка дополнительно укладывается гравийная или щебёнчатая насыпь. По толщине слой этой насыпи должен быть таким же, как и песчаная насыпь.
После формирования песчаной насыпи устанавливается опалубка, потом в неё укладываются армирующие элементы, а после этого делается заливка бетона в неё. Для приготовления раствора лучше всего взять цемент марки М200. Процесс заливки раствора в опалубку должен быть непрерывным, иначе в местах границы заливок формируемого ленточного фундамента лента останется уязвимой. Залитый раствор следует сразу же уплотнить при помощи глубинного вибратора. Залитому бетону нужно дать хорошо застыть (обычно на это уходит около 1 месяца). Лишь по прошествии этого периода можно заниматься строительством здания.
Гидроизоляция основания. Фундамент на склоне из бетона требует качественной гидроизоляции. С этой целью поверх застывшего бетона укладывается рулонный или наплавляемый материал, препятствующий воздействию влаги на основание. Не стоит оставлять без внимания и необходимость устройства дренажной системы. Бетонное основание, несомненно, будет препятствовать перемещению грунтовых вод с возвышенности вниз. Однако влага будет постепенно разрушать фундамент и сократит срок его эксплуатации. Наличие же дренажной системы предотвратит размывание основания дома. Следует учесть, что при устройстве водоотвода необходимо учитывать крутизну склона и напластования грунта. Для пущей надёжности лучше выполнить монтаж водоотвода вокруг всего дома.

Итак, если мелкозаглубленный фундамент ленточного или ступенчатого типа будет произведён в соответствии со всеми строительными нормами, то жилище, расположенное на склоне, будет стоять долго именно благодаря качественной опоре.

Как сделать фундамент на склоне

Содержание

Фундамент на склоне: подвиды ленточных оснований и монтаж.
Фундаменты и их обустройство.
Подвиды ленточных фундаментов.
Устройство фундамента на участке с уклоном.
Особенности закладки фундамента на склоне.
Ленточный фундамент на склоне.
Ступенчатый фундамент на склоне.
Свайный фундамент.
Столбчатый фундамент.
Укрепление склона под фундамент.
Как сделать фундамент на склоне.
Ленточный тип фундамента.
Свайное основание.
Столбчатый фундамент.
Выбор фундамента.

Фундамент на склоне: подвиды ленточных оснований и монтаж.

В гористой местности, а также на холмистых равнинах при строительстве дома, зачастую приходится закладывать столбчатый или ленточный фундамент на склоне. Для каменных и бетонных зданий жилого типа чаще всего применяют второй вариант, который, в свою очередь, делится на подвиды. Ниже мы узнаем, как делается такое основание, а также, в качестве дополнительного материала, посмотрим видео в этой статье.

Как сделать ленточный фундамент на склоне.

Ленточный фундамент дома на склоне

Фундаменты и их обустройство.

Как сделать фундамент на склоне.

Дом на свайном фундаменте на склоне.

Для строительства жилых и производственных зданий используют четыре основных вида фундаментов: свайный, ленточный, плитный и столбчатый.

Но для склонов гораздо удобнее использовать три последних варианта. Дело в том, что закладки плитного основания на уклоне нужно делать ровную площадку и для этого придётся либо насыпать грунт, либо его откапывать его, что очень хлопотно и накладно.

Мы же с вами обратим внимание различные устройства ленточного фундамента, который подойдёт для строительства любых, лёгких и тяжёлых конструкций.

Подвиды ленточных фундаментов.

Все ленточные фундаменты на склонах и равнинах можно разделить на монолитные (из железобетона) и сборные (из различных блоков, кирпича или камня). Первое устройство пользуется наибольшей популярностью, как самое прочное и не требующее больших сроков на монтаж, в то время как кирпичная или каменная кладка является довольно трудоёмким процессом.

К тому же, кладка не сможет простоять так долго, как железобетон, ведь существует утверждение, что процесс затвердевания цементного раствора происходит в течение 49 лет, а следующие 49 лет бетон возвращается в исходное состояние.

Помимо этого, ленточные фундаменты могут быть заглубленными и мелкозаглубленными, но этот параметр определяет инструкция, которая соответствует нижней точке промерзания грунта. Если траншея выкапывается выше этой точки, то это считается мелким заглублением, а ниже этой точки – глубоким.
Но мелкий вариант пригоден только для стабильных, непучинистых грунтов, а для пучинистых и техногенных используют заглубление при любом весе здания.
Общее устройство фундамента на склоне остаётся практически неизменным, за исключением его верхней части, которая будет в большей степени выступать над землёй.

Дно траншеи в любом случае должно быть строго горизонтальным и на него кладётся песчаная или бетонная подушка. Для верхней части точно также своими руками устанавливается опалубка, только на склоне она получится более высокой.

Вычисление прямого угла.

Совет. Если у вас нет теодолита, то прямой угол для разметки периметра можно вычислить при помощи обычной рулетки. Для этого в нужном месте забиваете в нужном месте деревянный или металлический колышек и привязываете к нему две нитки – одну на 3, а другую на 4 метра. Если вы разведёте их концы ровно на 5м, то угол, получившийся в результате этого, будет иметь точно 90⁰.

Траншея для заливки.

А сейчас мы узнаем, как сделать заливку основания на склоне. И в первую очередь нужно произвести разметку наружного периметра и всех перегородок, для которых нужно основание такого типа.

Ширина траншеи должна быть не менее толщины стены, которая будет на нём находиться, а если фундамент окажется шире, нежели стена, то это никак не понизит конструктивные качества здания. Если уклон на участке небольшой, то дно траншеи можно делать на одном уровне, но ни в коем случае не под уклоном, потому что это создаст условия для смещения.

Нельзя строить фундамент вблизи котлована.ъ

Ступенчатый фундамент на уклоне.

Бывает такое, что возникает необходимость построить дом на сильном уклоне и тогда может получиться такое, что дно траншеи в начале окажется глубже более чем на метр, а это дополнительные расходы плюс увеличение трудоёмкости. Поэтому, в таких случаях фундамент делают ступенчатым, но обязательно со строго горизонтальной подошвой, чтобы не возникли предпосылки для сдвига.

Армирование ленточного фундамента.

Для сборных фундаментов ступенчатое обустройство не представляет какой-либо особой сложности, но для монолитной бетонной конструкции нужно армирование. Здесь сложность заключается в том, что каркас должен быть цельным, а ступеньки будут этому воспрепятствовать. Поэтому, вязать его лучше не отдельно, а в траншее.
Нижние несущие будут ложиться отдельно, на каждую ступеньку, а вертикальные перемычки должны подниматься почти до верхнего уровня фундамента. Поэтому, нужно будет добавить ещё два уровня несущих – посредине и вверху, получив, таким образом, жёсткую конструкцию.

Совет. При заливке каркаса бетоном расстояние арматуры до наружной стенки должно быть не менее 5 см, чтобы не создавалось условий для коррозии и ржавчины. Подушку (подошву) из песка следует обильно поливать водой, чтобы песок уселся и при эксплуатации не проседал. Трамбовкой добиться такого результата гораздо сложнее.

Как вы поняли, строительство фундамента на склоне несколько сложнее, нежели на ровной плоскости и для этого нужны дополнительные работы. Также на сильных уклонах рекомендуется не только ступенчатое основание, но и сам дом лучше возводить каскадами (узнайте также как сделать незаглубленный ленточный фундамент).

Устройство фундамента на участке с уклоном.

Столбчато ленточный фундамент сделанный на склоне.

Идеально ровные площадки для строительства домов встречаются довольно редко, новый участок, отданный под застройку, может быть отмечен ямами, косогорами, перепадами высот. Но если относительно незначительные погрешности можно выровнять и подсыпать небольшим трудом и затратами, то на участке с большим уклоном возведение дома требует усилий посерьёзнее.

Особенности закладки фундамента на склоне.

Первые значительные затруднения возникают на стадии закладки фундамента. Постамент для крепкого и надёжного дома должен тоже быть основательным, не разрушиться под воздействием грунтовых вод и не подвергнуться осыпанию грунта. Эти проблемы значительно усложняют укрепление подстенка именно на склонах.

Тем не менее, если правильно рассчитать свои материальные возможности, технические характеристики, вид почвы и выбрать правильный вид основания, то дом, красиво пристроенный на уклоне холма, порадует хозяев своими преимуществами: красивыми пейзажами из окон; возможностью оборудовать в одном помещении и дом, и гараж, и баню; чудесным природным ландшафтом.

Для укрепления постройки на уклоне чаще всего применяют следующие разновидности фундамента:

ленточный ступенчатый;
свайный;
столбчатый.

Устройство любого из этих разновидностей постамента имеет ряд своих преимуществ и недостатков, поэтому однозначного совета, какой именно выбрать быть не может. Всё зависит от конкретного места и возможностей владельца территории.

Плиточный фундамент на участке с уклоном не используется, так как требует очень большого масштаба земляных и укрепительных работ по выравниванию площадки.

На этом видео можете посмотреть пошаговую инструкцию строительства фундамента на склоне.

Ленточный фундамент на склоне.

Ленточный фундамент – самая привычная разновидность возводимых оснований при строительстве зданий, который сооружают самостоятельно. Его можно залить и на уклоне, но необходимо учесть следующий нюанс: высота цоколя в самой низкой его точке не должна превышать четырёх значений его ширины. Чем уклон круче, тем выше будет основание, тем оно должно быть шире, и тем больше затрат на опалубку и бетонирование.

Как сделать фундамент на склоне.

Устройство конструкции фундамента на участке с уклоном.

Относительную простоту сооружения этого вида подстенка можно отнести к преимуществам. С небольшими затратами такой вид основания можно соорудить на участке с небольшим уклоном, под гараж или фундамент для бани. При значительном крутом склоне такое устройство будет связано со значительными трудностями.

большие затраты на опалубку и заливку: уже метровая высота основания для дома приведёт к удорожанию строительства почти вдвое;
значительный объём земляных работ;
мелкозаглубленные конструкции использовать очень затруднительно, а порой просто невозможно.

Оправдывают себя эти затраты, если высокие стены заливки планируется использоваться для того, чтобы в подвальном помещении оборудовать мастерскую, гараж, баню. В этом случае экономится место и средства для сооружения этих или других подсобных помещений.

Как сделать фундамент на склоне.

Схема для постройки ленточного фундамента на участке с уклоном.

Особенности возведения ленточного прямого фундамента под уклоном:

Часть склона для верха подстенка срезается ровно под прямым углом и обустраивается подпорная стенка, которая будет верхней частью периметра будущего цоколя.
Обычным способом монтируется опалубка. нижняя часть которой разницей в высоте горизонтально уравнивается с подпорной стенкой.
Закладка арматуры, заливка бетоном не отличается от аналогичного процесса на ровной местности.
Для полного застывания и усадки фундамента отводится примерно месяц, после по уклону под нижней стенкой сооружают опорную насыпь для выравнивания разницы высот.

Ступенчатый фундамент на склоне.

Для построек на склонах со значительным градусом проще и экономичнее использовать ступенчатый ленточный фундамент.
Ступенчатый фундамент, в отличие от прямого, не имеет ровного периметра, а располагается уступами в некоторых вариациях:

Верхняя часть прямая, ступени находятся в нижней части, у основания холма;
Ступенчатой монтируется верхняя часть, соответственно и стены, а нижняя часть заливается как простой ленточный фундамент;
Ступени располагаются по всей длине, ступенчатыми будут и стены дома.

Если первый способ является самым простым вариантом, и возможен для самостоятельной заливки, то второй и третий имеют сложное устройство конструкций опалубки, и требуют определённых инженерных знаний и навыков.

Как сделать фундамент на склоне.

Сложность ленточного ступенчатого фундамента усугубляется тем, что арматуру для заливки нужно тоже укладывать ступенями, зато стоимость опалубки и заливки значительно удешевляется, да и земляных работ по сравнению с прямым значительно меньше. Устройство такого вида основания для дома можно сочетать с общим террасированием и обустройством территории на участке.

Размещать хозяйственные постройки в подвальном помещении при такой разновидности конструкции также возможно, но только на нижних секторах. Верхняя часть дома больше используется для жилых помещений.

Свайный фундамент.

Если размещать баню и прочие подсобные помещения под одной крышей с домом не является существенным, следует обратить внимание на свайный фундамент. Эта разновидность – самый удачный вариант для участков с уклоном.

Трудоёмкие и затратные земляные работы сводятся к минимуму.

Подготовка к заливке фундамента на склоне.

Земляные работы по подготовке к заливке фундамента на склоне.

Предотвращается угроза разрушения здания при осыпании верхних слоёв грунта – сваи достигают глубинных слоёв почвы.
Постройке также не будут угрожать ливневые и грунтовые воды – проблема всех территорий на склонах.
В местности с тяжёлыми видами грунтов, большим промерзанием почвы свайный фундамент остаётся единственным правильным решением для сооружения надёжных и долговечных конструкций.
Свайный фундамент может быть использован под любые виды построек – от лёгких дачных деревянных домиков до тяжёлых и высоких сооружений.

Свайные конструкции различаются по различным параметрам: по способу погружения, по несущим нагрузкам, по форме сечения, по разновидности основания.

В зависимости от потребности укрепления свайный фундамент бывает нескольких видов:

Свайный фундамент по периметру дома, совмещённый с ленточным, представляет собой протяжённую конструкцию по всей длине периметра.

Дом на свайном фундаменте на склоне.

Схема устройства свайного фундамента на участке с уклоном.

Одиночные сваи применяются для поддержания отдельных элементов, например, колонн.
Свайный куст – сваи сконцентрированы для укрепления одного, самого трудного участка. К примеру, дом вписывается в склон тремя углами, а четвёртый необходимо поддержать подпоркой.
На участке с уклоном наиболее распространено применение свайного поля, когда конструкции располагаются под всей площадью будущей постройки.

Необходимым элементом возведения основания с применением свай является ростверк. Это конструкции, которые объединяют сваи. Бывают монолитными или сборными.

В зависимости от вида почвы и необходимой степени укрепления сваи могут укладываться одним из нескольких способов:

Забивание в грунт железобетонных, металлических или деревянных конструкций. Земляные работы здесь исключаются вообще;

Дом на свайном фундаменте на склоне.

Конструкция свайного фундамента на склоне.

Заливка бетонных смесей и установка железобетонных столбов требует незначительных работ в земле, которые заключаются в подготовке траншей;
Ввинчивание винтовых свай с помощью специальной техники. Раскопок земляного слоя также не требуется.

Устройство основы под дом на сваях сводится к следующим этапам:

Первые элементы свайного фундамента ввинчиваются, забиваются или заливаются в самой высокой точке будущего основания. Глубина из вхождения в грунт будет самой большой, и надземная часть равняется наименьшей высоте цоколя.
Следующей монтируют ту часть, которая будет самой высокой. Между низким и высоким краем протягивают верёвку, и с помощью уровня они выравниваются строго по горизонтальным линиям.
Последующие сваи вбиваются в необходимых местах между краеугольными с выравниванием по необходимому горизонтальному уровню.

Дом на свайном фундаменте на склоне.

Готовый проект двухэтажного дома из бруса на свайном фундаменте.

Последний этап – это заливка монолитного ростверка или монтирование сборной его конструкции.

Столбчатый фундамент.

Столбчатый фундамент представляет собой опоры из столбов, обустроенные в специальных шурфах, углублённых до устойчивого грунта. Верхняя и нижняя части цоколя являются своеобразной опорной стенкой. Сооружение такого подстенка целесообразно под сооружения на уже готовых террасах или на участке между двумя склонами.

Столбчатый и свайный фундамент отличает то, что столбы, залитые в углубления, выдерживают значительно меньшие нагрузки, чем вбитые сваи. После выравнивания и укрепления площадки с помощью столбчатого фундамента, дальнейший монтаж аналогичен работам на ровной поверхности.

Укрепление склона под фундамент.

Общие требования к любому виду цоколя на территории с уклоном, это надёжное закрепление грунта. Основные угрозы составляют: во-первых, потоки дождевой и талой воды, которые подмывают почву вокруг дома и скапливаются в верхней части фундамента, постепенно разрушая его; во-вторых, возможные осыпания и смещения грунта.

Для безопасности строений на таком своеобразном участке необходимо обязательное проведение ряда мероприятий:

Устройство дренажа вокруг фундамента на склоне.

Устройство дренажа вокруг дома.

Подпорные плиты, террасы, посадки деревьев и кустарников с мощной разветвлённой корневой системой – это не только дизайнерские приёмы, а методы укрепления грунта и предотвращение его смещения;
Особо подвержен осыпанию грунт под площадкой, на установленных сваях. В этом месте нет посадок, не растёт трава и кустарники. Такие площади особо ограждаются от попадания дождевой воды. Талые и подземные воды нужно отводить из-под свай с помощью дренажных устройств.

Как сделать фундамент на склоне.

Строительство дома на склоне – это всегда рискованная идея, ведь никто не застрахован от осыпания грунта, затопления водой, которая идет сверху склона или проседания. Именно поэтому фундамент на склоне, да и сам проект дома должен быть составлен настоящим профессионалом. Эта статья создана для того, чтобы вы могли разобраться в видах фундамента для дома на склоне. Ознакомившись с информацией, вы сможете сделать правильный выбор и понять проект инженеров. Делать конструкцию вы можете своими руками, главное, строго следовать проекту.

Как сделать фундамент на склоне.

Хороший пример дома на склоне – это оптимальный угол для строительства. Если наклон больше, то появляется шанс смещения грунта и других неприятных явлений для хозяев.

Несмотря на сложность, вариантов фундамента для строительства на склоне хватает. Вы можете выбрать ленточное, столбчатое или даже свайное основание. Еще один отрицательный момент – это необходимость тратить средства на укрепление почвы. Иногда этой операции можно избежать, если постройка будет стоять на «благоприятном» грунте.

Ленточный тип фундамента.

Если для обычного ландшафта ленточное основание является простым и, самое главное, доступным решением, то для склона это не самый благоприятный вариант. Но если тип грунта не позволяет сделать другую конструкцию, выбора у нас не много. При значительном наклоне обязательным требованием являются террасы. Для этого следует снять слой грунта. Выполнять эту работу должны профи, так как после появления «ступеней», их необходимо спрессовать при помощи армирующих сеток.

Как сделать фундамент на склоне.

Схема, которая поможет сделать основание на склоне. Также здесь показана формула для расчета степени промерзания почвы.

Фиксация сетки происходит при помощи металлических или специальных пластиковых колышков. Поверх сетки насыпается слой земли, полностью закрывающий армирующую сетку. Далее кладется решетка, которую необходимо заполнить грунтом и щебнем.

Для этих работ понадобятся следующие инструменты и материалы:

георешетка;
уровень;
деревянные доски;
армированная решетка;
крепления для сетки.

При планировании в обязательно порядке учитывается угол склона, только в плане он определяется процентами, а не стандартными градусами. Почва, где наклон составляет 3% считается практически ровной. Если наклон составляет 3-8%, то это средний склон. При 10% используется особый подход, сделать работу в таком случае своими руками явно не получится.

Укрепление фундамента на склоне.

Схема укрепления склона под будущий фундамент.

Ленточный фундамент на склоне возводится по следующей схеме:

Первым делом необходимо срезать часть склона под углом 90° к ростверку будущего основания.
Вдоль среза выполняется монтаж подпорной стены. Далее роется траншея для создания ленточного цоколя.
Следующим шагом нужно сделать опалубку фундамента. Процесс проходит по стандартной схеме.
После полного отвердения бетона необходимо сделать опорную насыпь. Такой ход позволит уровнять нижнюю и верхнюю часть склона. После этого ленточный фундамент на склоне может быть закончен.

Свайное основание.

Те, кто знаком с этим типом фундамента, наверняка знают, что он является лучшим решением для склона. Строительство основания не включает в себя работу с грунтом, ведь сваи можно поместить в тело склона ну нужную нам глубину. В итоге нам нужно получить такую конструкцию, где все опорные столбы находятся на одной горизонтальной линии. Когда сваи установлены, настает черед строительства ростверка, которая выглядит как терраса.

Как сделать фундамент на склоне.

Фотография свайного фундамента на склоне, который можно построить своими руками.

Строительство фундамента для жилища на склоне проходит выполняется по следующей схеме:

Сначала находится самая верхняя точка на холме, там устанавливается первая свая. Высота видимой части этого элемента должна соответствовать высоте цоколя.
Далее идет угловая свая. Здесь все наоборот – видимая часть должна соответствовать высоте будущего цоколя. Между первыми сваями необходимо натянуть крепкий трос. Когда строительство только началось, трос будет имитировать будущий ростверк.
Остальные сваи ввинчиваются в грунт таким образом, чтобы их видимые части были на одном горизонтальном уровне.
Когда все сваи установлены, можно заняться созданием ростверка для будущего дома. Его также можно сделать своими руками. Обустраивается он в специальной опалубке, которая состоит из бортиков и днища. Завершающим шагом будет перевязка каркаса.

Столбчатый фундамент.

Также для частного дома на склоне можно взять столбчатый фундамент. Приятная особенность заключается в том, что конструкция проходит точно так же, как и на ровном ландшафте. Чтобы сделать своими руками такое основание, необходимо подготовить ровную площадку, которая будет ограничена двумя стенами.

Получившееся пространство необходимо засыпать уплотненной почвой. Нижняя стенка препятствует сползанию насыпного грунта. Верхняя стена выполняет другую функцию: она не позволяет уплотненному грунту уходить из террасы. Основание столбов должно стоять на устойчивом грунте, поэтому придется копать глубоко. Насыпная терраса здесь нужна для того, что фиксировать столбы.

Как сделать фундамент на склоне своими руками.

Столбчатое основание на склоне.

Есть и альтернативное решение для строительства дома на столбах. Первым делом вкапываются столбы по тому же принципу, что и сваи, а уже потом выполняется засыпка грунта под террасу, то есть после установки всех вертикальных элементов фундамента.

Выбор фундамента.

Из описания всех трех вариантов можно понять, что лучшим решением будет свайная конструкция. Ее недостаток заключается в том, что поставить такое основание можно далеко не на все типы почвы. Ленточный фундамент менее привередлив, поэтому его часто используют. В любом случае, проконсультируйтесь с профессионалами, которые сделают заключающее решение.

Рекомендация: Хорошая обзорная статья, из нее узнаете о том как сделать фундамент на склоне. В реальности нужно быть предельно осторожными. Тщательно рассчитайте все затраты по каждому виду фундамента, особое внимание уделите грунту. Если ошибетесь в выборе, то потеряете много денег.

Руководство по строительству | Требования к фундаментам и возвышающимся стенам

Фундаменты

Ленточные фундаменты

Фундаменты должны быть предусмотрены для всех кирпичных и блочных стен, дымоходов и несущих перегородок, включая перегородки с несущими стойками. Все внутренние фундаменты должны иметь ту же толщину и глубину, что и фундаменты наружных стен.

Схема B8 — Типовые ленточные фундаменты

Стандартные размеры, необходимые для фундаментов

Диаграмма B9 — Стандартные размеры, необходимые для фундамента

Глубина Глубина котлована фундамента должна быть не менее 600 мм ниже уровня земли по завершении.

Ширина Фундамент должен быть как минимум в 3 раза больше ширины стены, которую он поддерживает.

Толщина Бетон толщиной не менее 300 мм.

Указанные выше мин. фигуры; может потребоваться специальная конструкция фундамента и большие размеры. Для более крупных элементов, таких как дымоходы, требуется больший фундамент.

Плотные фундаменты

Поскольку плотные фундаменты являются специальной формой проектирования фундамента, важно, чтобы их проектировал квалифицированный инженер. Инженер должен иметь квалификацию по результатам экзаменов, заниматься частной практикой и иметь страховку профессиональной ответственности.

Прежде чем приступить к проектированию плота, необходимо сначала провести обследование участка, результаты которого следует учесть при проектировании. После проектирования строительство должно находиться под наблюдением и должно быть завершено к удовлетворению инженера.

Земляные работы и засыпка

Выкопать участок до подходящего уровня, убедившись, что все мягкие слои удалены.

Диаграмма B10 — Выемка грунта до подходящей опоры

Заполните участок соответствующим гранулированным наполнителем. Засыпка слоями не более 225 мм в глубину. Процесс заполнения и уплотнения должен контролироваться квалифицированным инженером. Инженер должен иметь квалификацию по результатам экзаменов, заниматься частной практикой и иметь страховку профессиональной ответственности.

Диаграмма B11 - Засыпьте подходящим гранулированным наполнителем и уплотните

После заполнения и уплотнения сначала уложите арматуру, затем забетонируйте плот, залейте бетоном, провибрируйте и вылечите. Сталь и бетон по спецификации инженера.

Диаграмма B12 — Обеспечьте армирование, опалубку, заливку, вибрацию и отверждение. ДПМ должен быть калибра 1200; никогда не используйте переработанный материал.

Диаграмма B13 — Должны быть предусмотрены DPM, изоляция и стяжка

При укладке поверх изоляции стяжка должна иметь толщину не менее 65 мм с армирующей легкой сеткой. Ни в коем случае нельзя размещать изоляцию под плотом. Водопроводные и отопительные трубы должны быть выше уровня несущей плиты.

Когда дренажи проходят вблизи фундаментов

Когда дренажи проходят вблизи фундаментов, они могут подвергаться нагрузкам от фундамента. Для предотвращения осадки фундаментов и/или разрушения дрен необходимо принять меры предосторожности.

Существуют 2 общие меры предосторожности, которые необходимо принять в зависимости от расстояния дренажа от фундамента, когда дренаж находится на более низком уровне:

Если траншея находится в пределах 1 м от фундамента, траншея должна быть заполнена бетоном уровень подошвы фундамента.
Если траншея находится на расстоянии более 1 м от фундамента, траншея должна быть засыпана до уровня подошвы фундамента за вычетом расстояния от фундамента менее 150 мм.

Диаграмма B14 — дренаж менее чем в 1 м от фундамента

Диаграмма B15 — Дренаж более 1 м. От Фонда

. и воздуховодов, поскольку недостаточный зазор или чрезмерная жесткость могут привести к оседанию или разрушению. Отверстие должно обеспечивать зазор не менее 50 мм по всему периметру трубы. Это отверстие должно быть закрыто жестким листовым материалом, чтобы снизить риск проникновения паразитов или наполнителя. Пустота также должна быть заполнена герметиком, целью которого является предотвращение просачивания газа. Дополнительные указания см. в TGD H строительных норм и правил.

Для ясности маскирование опе не показано на эскизах.

Диаграмма B16 — Коммуникации, проходящие через возвышающуюся стену

Для всех коммуникаций, проходящих через возвышающуюся стену, необходимо обеспечить зазор 50 мм. Воздуховоды должны быть предусмотрены там, где это необходимо.

Проемы и перемычки

В случае большого проема должна быть предусмотрена перемычка. Использование металлических перемычек в возвышающихся стенах не допускается.

Диаграмма B17 — Для больших отверстий должны быть предусмотрены перемычки

Защита водопроводных труб от замерзания

Руководство по надлежащей защите водопроводных труб и фитингов, а также всех труб холодной воды от повреждения от мороза изложено в пункте 1.9 Технического руководства G – Гигиена, Строительные нормы и правила 2008 г. с поправками от июля 2011 г.:

Подземная коммуникационная труба от внешнего счетчика/запорного крана должна иметь покрытие не менее 600 мм. Эта крышка должна сохраняться по всей длине трубы. Вблизи внешней стены труба должна быть изолирована изоляцией, непроницаемой для водяного пара.
Изоляция для подачи холодной воды через пол, соприкасающийся с землей.
Схема Б18 — Защита водопроводных труб от промерзания — полы, соприкасающиеся с грунтом
Изоляция для подачи холодной воды через подвесной вентилируемый пол.
Схема Б19 — Защита водопроводных труб от замерзания — подвесные вентилируемые полы
Перепады уровней
Подъемные стены Изменения уровня
Когда поднимающаяся стена имеет ширину 215 мм, изменение уровня должно быть между 150 мм и 860 мм.

Диаграмма B20 — Возвышающиеся стены — изменения уровня 150-800 мм
При изменении уровня от 800 мм до 1260 мм и когда подъем превышает толщину стены в 4 раза, толщина стены должна быть указана инженером. Инженер должен иметь квалификацию по результатам экзаменов, заниматься частной практикой и иметь страховку профессиональной ответственности.
Диаграмма B21 — Возвышающиеся стены — изменения уровня 800-1260 мм
подпорная стена. Следовательно, необходимо увеличить толщину стенок, а также необходимо соблюдать большую осторожность при уплотнении материала наполнителя.
Высота возвышающейся стены никогда не должна превышать четырехкратную ширину стены. Там, где полость не заполнена, толщина стенки принимается как сумма обоих листов стенки, как показано на рисунке.

Диаграмма Б22 — Максимальная высота возвышающейся стены по отношению к ее ширине
Диаграмма В23 — Максимальная высота возвышающейся стены по отношению к ее ширине наклоны, как показано ниже.
Диаграмма B24 — Установка гидроизоляционной мембраны на площадке с изменением уровня или уклоном
Диаграмма B25 — Типичная ступенчатая деталь DPC на наклонной площадке
Диаграмма B26 – Перепады уровня внутри дома
Используйте полиэтилен толщиной 1200, уложенный с герметизацией швов связующим материалом, который не повредит мембрану во всех случаях, когда DPM укладывается под бетон.
Диаграмма B27 — Деталь A — Типовые вертикальные швы в DPM или DPC
Минимальный нахлест вертикальных швов для DPM или DPC должен составлять 150 мм по длине стены. Стыки необходимо проклеить двухсторонним скотчем.

Чтобы предотвратить проникновение влаги под пол более высокого дома через разделительную стену над уровнем пола в соседнем доме, рекомендуется сделать эти разделительные стены полыми стенами, т. е. стеной между домом А и домом В внизу. Эта стена должна иметь дренаж к внешней стороне здания.
Диаграмма B28 — Путь боковой сырости
Диаграмма B29 — Перепады уровней в соседних домах
Диаграмма B30 — Фрагмент X — Фрагмент типовой стены с изменением уровня
В ситуации, когда уровень земли выше уровня пола, важно принять меры для устранения риска проникновения влаги. При проектировании дома инженер или архитектор должен предусмотреть барьеры, достаточные для предотвращения этого.

В случае, когда часть дома находится ниже уровня земли, рекомендуется, чтобы по крайней мере часть стены, находящейся под землей, была построена, как указано ниже, или, в качестве альтернативы, вся стена должна быть полностью залита баком, если есть возможность нарастания давления воды.
Диаграмма B31 — Внутренний уровень пола частично ниже уровня земли
Когда весь этаж находится ниже уровня земли, как в подвале, необходимо предусмотреть резервуар. В этой ситуации не должно быть повышения давления воды, а глубина полости ниже уровня земли должна быть дренирована.
Схема B32 — Уровень внутреннего пола частично ниже уровня земли
Схема B33 — Деталь A — Установка DPM, где уровень внутреннего пола ниже уровня пола
Для снижения риска засорения из-за миграции мелких частиц рекомендуется обернуть перфорированную дрену геотекстильным фильтром.

Оценка предельной несущей способности ленточного фундамента вблизи и внутри откосов с использованием методов искусственного интеллекта (ГП, ИНС и ЭПР)
На этой странице почв вблизи склонов или рядом с ними имеют большое значение в земляных работах по всему миру из-за их уникальной природы. Это явление встречается на вертикальных кривых дорожного покрытия, дренажах и фундаментах вертикальной инфраструктуры. В этой работе были собраны многочисленные данные о параметрах поверхности раздела грунта и основания, которые включали ширину основания, глубину заложения фундамента, расстояние откоса от края основания, объемную плотность грунта, углы наклона и трения, а также коэффициенты несущей способности сцепления и давление вскрышных пород, определенное для случая фундамента на склоне или рядом с ним. Генетическое программирование (GP), эволюционная полиномиальная регрессия (EPR) и интеллектуальные методы искусственной нейронной сети (ANN) использовались для прогнозирования конечной несущей способности основания на склоне или рядом с ним. Производительность моделей оценивалась, а также сравнивалась их точность и надежность с выводами Прандтля. Было замечено, что результаты показывают превосходство методов GP, EPR и ANN над вычислительными работами Прандтля. Кроме того, в упражнении ИНС превзошла другие методы искусственного интеллекта.
1. Введение
Основания зданий часто сооружаются на склонах или рядом с ними из-за отсутствия ровного грунта, особенно в холмистой местности, преобладающей на вертикальных кривых автомагистралей, насыпях, эрозионных водоразделах и т. д. Изучение несущей способности нагруженные откосы имеют жизненно важное значение, поскольку они более склонны к обрушению, чем другие типы земляных конструкций [1–5]. Мелкозернистые фундаменты на склонах в основном используются для зданий малой и средней этажности. В фрикционных грунтах несущая способность в основном определяется разрушением фундамента, а в связных грунтах несущая способность фундамента определяется устойчивостью конструкции грунта [6–9].]. В последнее время предложенные исследователями методы определения несущей способности фундаментов мелкого заложения на склонах или вблизи них включают анализ предельного равновесия [10, 11], анализ линий скольжения [12], вариационное исчисление [13], метод строгих характеристик [14]. ], улучшенная оптимизация движения [15], анализ методом конечных элементов [16, 17] и многоблочный анализ [9]. Определение несущей способности неглубокого основания является очень важным компонентом инженерно-геологических исследований и практики. Прандтлю [18] обычно приписывают некоторые пионерские работы в области теории несущей способности, когда он пытался установить механизм разрушения толстых металлов при продавливании на основе теории пластичности. Эта теория породила теорию Терцаги [19].] работа, в которой учитывались эффекты внутреннего угла трения грунта, сцепления грунта и избыточной нагрузки (давления вскрыши), что приводило к коэффициентам несущей способности ( Nc , Nγ и Nq ). Meyerhof [20] усовершенствовал наложенную теорию Terzaghi, чтобы учесть прочность грунта, размер и форму фундамента, а также уклон. Позднее Весич рассмотрел влияние мелкозаглубленной формы фундамента на предельную несущую способность [21]. Тем не менее, несмотря на исследования влияния формы и глубины фундамента [19], Meyerhof (1957 и 1974) [20–23], исследований несущей способности оснований на и/или прилегающих к откосам грунтах c ′ − ф ′ немного. Мейерхоф изучил общие механизмы разрушения несущей способности на чисто несвязных или связных грунтах, прилегающих к склонам, используя предполагаемую схему разрушения, основанную на эмпирических наблюдениях модельных испытаний основания в лаборатории. Однако фактические количественные результаты не были доступны для проверки моделей. Грэм и др. [24] разработали аналитическую модель несущей способности и распределения напряжений для оснований, уложенных на склонах для несвязных грунтов, которая была подтверждена экспериментальными результатами. Однако его работа не распространялась на почвы, обладающие сцеплением и внутренним трением. Радж и Бхарати сообщили, что Боулз предоставил набор пересмотренных коэффициентов несущей способности для c ′ − ф ′ грунты на основе предполагаемого механизма разрушения, похожего на механизм Терцаги, но ограниченного набором значений прочности. Гриффитс [25] использовал анализ конечных элементов (МКЭ) для определения несущей способности грунтов c ′ − ф ′ на склонах, достигнув значительных результатов. Однако его коэффициент Nγ зафиксировал ловушку из-за проблемы сходимости. Применяя анализ верхних пределов, Kusakabe et al. [26] представил серию расчетных диаграмм с безразмерными коэффициентами, показывающими снижение несущей способности по сравнению с традиционным подходом несущей способности для фундаментов, расположенных на уровне земли для грунтов со сцеплением и без сцепления. Для лучшего анализа сложного механизма разрушения, связанного с предельной несущей способностью ленточных фундаментов на склонах, необходимо использовать инструменты, которые могут учитывать сложную кинематику разрушения, связанную с взаимодействием грунт-конструкция и неинтуитивным поведением механизма обрушения грунта [27]. , 28]; в этом случае искусственный интеллект (ИИ) выглядит лучшим инструментом.
Недавние открытия в области приложений искусственного интеллекта (ИИ) связаны с разработкой точных и надежных моделей для решения инженерных задач [29–32]. Достижения в области ИИ позволили создавать модели, адаптированные к трудностям, связанным с моделированием поведения грунта и фундамента [33–36]. ИИ рассматривается в области гражданского строительства уже более полутора десятилетий [37]. Эти модели включают в себя как простую модель черного ящика, так и сложные распределенные физические модели. Хотя существует множество алгоритмов моделирования ИИ, а именно генетический алгоритм (ГА), муравьиная колония (АК), дифференциальная эволюция (ДЭ), рой частиц (ПС), искусственная нейронная сеть (ИНС), генетическое программирование (ГП) [35], и программирование экспрессии генов [32], искусственная нейронная сеть (ИНС) [36], генетическое программирование (ГП) и программирование экспрессии генов [29]., 35].
2. Методика
2.1. Преамбула, сбор данных и статистическое исследование
Прантдл [18] предложил математическую формулу для предельной несущей способности ленточного фундамента в полубесконечной модели грунта с горизонтальной поверхностью земли на основе экспериментально наблюдаемой формы разрушения под фундаментом, как показано на рис. уравнение (1). Для ленточного фундамента вблизи или внутри склона Прантдл предложил модифицированные параметры N ′ c = Nc ( L 1/ L 0) and N ′ q = Nq ( A 1/ A 0), where L 0, L 1, A 0, and 1 показаны на рис. 1 и могут быть рассчитаны по геометрии. Nγ остается прежним, потому что треугольные клинья под фундаментами одинаковы во всех случаях. Целью данного исследования является разработка математических формул для модифицированных N ′ c и N ′ q на основе геометрии откосов и свойств грунта с использованием различных методов искусственного интеллекта (ИИ). : объемная плотность грунта под фундаментом, B: ширина ленточного фундамента, Nc , Nq и Nγ — параметры, основанные на угле внутреннего трения грунта ϕ , Nq : e π tan ϕ . TAN 2 (45+ ϕ /2), NC : ( NQ — 1) COT ϕ ( NC = 5 для ϕ = 0) и NC : ( NQ = 0) и NING : ( NQ и NING − 1) тангенс ϕ .
Исходя из вышеизложенного, методология заключалась в создании базы данных из 300 записей; каждая запись содержит угол откоса ( β ), угол внутреннего трения грунта ( ϕ ), отношение расстояния до края откоса к ширине основания ( b / B ), а также соотношение между глубиной фундамента и шириной подошвы ( Df / B ), кроме расчетных значений для N ′ c и N ′ 8 ′ 0 . Таблица 1 включает полный набор данных, а таблицы 2 и 3 суммируют их статистические характеристики и корреляционную матрицу Пирсона. Наконец, на рис. 2 показаны гистограммы как для входов, так и для выходов.
2.2. Исследовательская программа
Три различных метода искусственного интеллекта (ИИ) использовались для прогнозирования значений обоих N ′ c и N ′ q . Этими методами являются генетическое программирование (GP), искусственная нейронная сеть (ANN) и полиномиальная линейная регрессия, оптимизированная с использованием генетического алгоритма, который известен как эволюционная полиномиальная регрессия (EPR). Все три разработанные модели основывались на сгенерированной базе данных _. Каждая модель из трех разработанных моделей была основана на разных подходах (эволюционный подход для GP, имитация биологических нейронов для ANN и оптимизированный метод математической регрессии для EPR). Однако для всех разработанных моделей точность прогноза оценивалась по сумме квадратов ошибок (СКО).
В следующем разделе обсуждаются результаты каждой модели. Точность разработанных моделей оценивалась путем сравнения SSE между предсказанными и рассчитанными значениями N ′ c и N ′ q .
3. Результаты прогнозной модели
3.1. Прогноз
N ′ c и N ′ q
3.1.1. Модель (1) — с использованием методики GP
Разработанная модель GP начиналась с одного уровня сложности и заканчивалась пятью уровнями сложности. Размер популяции, размер выживших и количество поколений составляли 10 000, 30 000, 50 000, 75 000 и 100 000 соответственно. Уравнения (2) и (3) представляют собой выходные формулы для N ′ c и N ′ q , а на рисунках 3(a) и 4(a) показана их пригодность. Средние ошибки (%) всего набора составляют 20,7% и 31,6% соответственно, а соответствующие значения ( R ²) равны 0,951 и 0,949.
3.1.2. Модель (2) — использование метода ИНС
ИНС обратного распространения с одним скрытым слоем и функцией активации Hyper Tan использовалась для прогнозирования значений N’c и N’q. Схема используемой сети показана на рисунке 5, а ее веса соединений перечислены в таблице 4. Поскольку используемая ИНС имеет нелинейную функцию активации, эквивалентное уравнение очень сложно представить математически. Средние ошибки в % этой сети составляют 6,9.% и 13,0% для N ′ c и N ′ q соответственно, тогда как соответствующие значения R ² составляют 0,995 и 0,991. Соотношение между рассчитанными и прогнозируемыми значениями показано на рисунках 3(b) и 4(b). Суммирование весов соединения каждого входного параметра является хорошим показателем его важности; соответственно, было установлено, что ϕ является наиболее важным параметром с 78,6% от общего веса. β занял второе место с 10,1%, а затем b / B и D _f / B с 7,7% и 3,6% соответственно.
3.1.3. Модель (3) — с использованием метода ЭПР
Наконец, разработанные модели ЭПР были ограничены пятиугольным уровнем для 4 входов; имеется 226 возможных терминов (56 + 35+20 + 10+4 + 1 = 126): с и N ′ q . Результат иллюстрируется уравнениями (3) и (4), а их пригодность показана на рисунках 3(c) и 4(c). Средние ошибки (%) и значения R ² составили 7,2%–0,994 для N ′ c и 17,3%–0,984 для N ′ q . Оба уравнения (5) и (6) показывают, что в каждом члене существовало ϕ и он получил наибольшую мощность, что указывало на то, что он является наиболее эффективным параметром, а остальные параметры имели почти такое же значение. При этом результаты всех разработанных моделей сведены в табл. 5 и 6.
4. Выводы
В этом исследовании представлены три модели с использованием трех методов ИИ, а именно, GP, ANN и EPR, для прогнозирования модифицированных параметров несущей способности N ′ c и N ′ q с использованием уклона угол ( β ), угол внутреннего трения о грунт ( ϕ ), отношение расстояния до края откоса к ширине подошвы ( b / B ), отношение высоты фундамента к ширине подошвы ( Д _f / B ). Результаты сравнения точности разработанных моделей можно заключить в следующих пунктах: (i) Хотя в модели ГП использовались пять уровней сложности (128 генов в хромосоме), достигнутая точность все еще была низкой (79,3% и 68,4% для N ′ c и N ′ q соответственно.0308 и 87,0% и 82,7% для N ′ q , что дает преимущество модели ЭПР, поскольку ее выход представляет собой простое уравнение, которое можно применять либо вручную, либо реализовать в программном обеспечении, в отличие от сложного вывода ИНС, который не может (iii) Анализ важности моделей ANN и EPR показал, что ( N ′ c и N ′ q ) значения в основном регулируются ϕ , в то время как другие параметры являются второстепенными (iv )Все разработанные модели показали, что N ′ c and N ′ q values increase with increasing ϕ , b / B , and D _f / B values and with decreasing β Метод value(v)GA успешно сократил 126 членов традиционной квадратичной формулы PLR до 6 членов без существенного влияния на ее точность(vi)Как и любой другой метод регрессии, сгенерированные формулы действительны в рассматриваемом диапазоне значений параметров ; вне этого диапазона точность предсказания должна быть проверена
Abbreviations
AI: Artificial intelligence
C: Cohesion
q: Overburden pressure at foundation depth
γ : Bulk density of soil под фундаментом
B: Ширина ленточного фундамента
L 0: Длина разрушаемого клина нормального фундамента
L 1: Длина отказа от клина с локальной шпонкой
A 0: Площадь прямоугольной массы на нормальной основе
. a triangular mass on slopy footing
b : Distance of the slope from the footing edge
β : Slope angle
ϕ : Friction
Nc : Bearing capacity coefficient of cohesion
Nq : Bearing capacity coefficient of overburden pressure
Nγ : Bearing capacity coefficient of объемная плотность
N ′ c : Расчетный коэффициент несущей способности сцепления на откосе
N ′ q : Predicted bearing capacity coefficient of overburden pressure on the slope
ANN: Artificial neural network
GP: Genetic programming’
GA: Генетический алгоритм
EPR: Эволюционная полиномиальная регрессия
PLR: Полиномиальная линейная регрессия
SSE: Сумма квадратов ошибок
R ² : Коэффициент детерминации.
Доступность данных
Основные данные, подтверждающие результаты этого исследования, представлены в рукописи.
Конфликт интересов
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов при публикации данной исследовательской работы.
Литература
Ачарья Р., Дей А. Оценка механизма взаимодействия и несущей способности ленточных фундаментов, расположенных на поверхности откоса, Садхана — Труды Академии инженерных наук , том. 45, нет. 89, 2020.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | Google Scholar
О. Касабланка, Г. Бионди, Э. Касконе и Г. Д. Филиппо, «Статическая и сейсмическая несущая способность ленточных фундаментов мелкого заложения», Géotechnique , vol. 20, нет. 44, 2021.
Посмотреть по адресу:
Google Scholar
Д. Шауник и М. Сингх, «Несущая способность фундамента на скальных откосах, пересеченных непостоянной прерывностью», Международный журнал горных наук и технологий , том. 30, нет. 5, стр. 669–674, 2020.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | Google Scholar
С. Ян, Б. Лещинский и К. Гуйф. Чжан и К. Фенг, «Влияние механизмов разрушения на коэффициенты сейсмической несущей способности для неглубоких фундаментов вблизи склонов», Géotechnique , vol. 71, нет. 7, стр. 594–607, 2021.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | Академия Google
Х. Чжоу, Г. Чжэн, X. Ян, Т. Ли и П. Ян, «Предельная сейсмическая несущая способность и механизмы разрушения ленточных фундаментов, расположенных рядом с откосами», Канадский геотехнический журнал , том. 56, нет. 11, стр. 1729–1735, 2019.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | Google Scholar
Ю. Цзян, В. Гу и Дж. Чен, «Анализ коэффициента предельной несущей способности подземного ленточного фундамента, прилегающего к откосу, на основе теории предельной несущей способности фундамента Терцаги», Экологический бюллетень Fresenius , том. 30, нет. 5, 2021.
Просмотр по адресу:
Google Scholar
Т. Мансури и К. Аббеш, «Экспериментальная несущая способность внецентренно нагруженного фундамента вблизи склона», Studia Geotechnica et Mechanica , vol. 41, нет. 1, стр. 33–41, 2019 г.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | Google Scholar
Д. Радж и М. Бхарати, «Несущая способность мелкозаглубленного фундамента на склоне: обзор», в Proceedings of the 4th ICSMFE , Лондон, Великобритания, февраль 2013 г. Единый подход к оценке несущей способности мелкозаглубленных фундаментов вблизи откосов», Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering , vol. 145, нет. 2, 2019.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | Google Scholar
А. Форутан Калурази и А. ИзадиР. Дж. Ченари, «Сейсмическая несущая способность мелкозаглубленного ленточного фундамента вблизи откосов с использованием метода конечных элементов с нижней границей», Грунты и основания , vol. 59, нет. 6, стр. 1891–1905, 2019.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | Google Scholar
S. Li, Y. Liu, C. Jang, Y. Cao и F. Peng, «Изучение решения по верхнему пределу и его применение для опоры каменного склона основания», IOP Conference Series: Earth и наук об окружающей среде , том. 560, pp. 23–26, 2020.
Просмотр по адресу:
Google Scholar
Г. Джавданян, «О поведении мелкозаглубленных фундаментов, построенных на армированном грунтовом откосе — численный анализ», Геотехническая инженерия , том. 14, нет. 2, стр. 188–195, 2020.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | Google Scholar
KC Onyelowe и JC Agunwamba, «Вариационное решение критического распределения нормального напряжения основания на склоне», Journal of Emerging Trends in Engineering and Applied Sciences , vol. 2, нет. 5, pp. 826–834, 2011.
Просмотр по адресу:
Google Scholar
C. Li, Y. Guan, P. Jiang, X. Han, «Наклонная несущая способность мелкозаглубленных фундаментов, расположенных вблизи откосов определяется строгими характеристиками метода»9.0307 Геотехника , том. 20, с. 355, 2021.
Просмотр по адресу:
Google Scholar
J. Liangxing, Y. Feng, H. Zhang и Q. Feng, «Использование улучшенной оптимизации движения для расчета предельной несущей -однородное глинистое основание, примыкающее к откосам», Вычислительная техника и геотехника , вып. 118, Article ID 103338, 2000.
Посмотреть по адресу:
Google Scholar
Р. Ачария и А. Дей, «Исследование методом конечных элементов несущей способности квадратных фундаментов, опирающихся на наклонную поверхность», INAE Letters , vol. 2, нет. 3, стр. 97–105, 2017.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | Google Scholar
Б. С. Ван, «Несущая способность мелкозаглубленного фундамента на склонах», Численные методы в геотехническом проектировании , том. IX, 2019.
Посмотреть по адресу:
Google Scholar
Л. Прандтль, «Uber die eeindringungs-festigkeit (harte) plastischer baustoffe und die festigkeit von schneiden», Zeitschandtemat fur Math.0308, том. 1, стр. 15–20, 1921.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | Google Scholar
К. Терзаги, Die Berechung der Durchlaessigkeitsziffer des Toneseausdem Varlauf der Hydrodynamischenspannugserschinungeen , vol. 132, Sitzungsberichte de Akadennie der wissehsahaften Abt., II a, Вена, Австрия, 1943.
Г. Г. Мейерхоф, «Предельная несущая способность фундаментов на слое песка, покрывающем глину», Canadian Geotechnical Journal , том. 11, стр. 223–229, 1974.
Посмотреть по адресу:
Google Scholar
А. С. Весик, в Foundation Engineering Handbook , Van Nostrand Reinhold Co., New York, NY, USA, 9005.
Г. Г. Мейерхоф, «Предельная несущая способность фундаментов на склонах», в Трудах 4-й Международной конференции по механике грунтов и фундаментостроению , том. 3, стр. 384–386, Лондон, Великобритания, 1957.
Просмотр:
Google Scholar
Дж. Б. Хансен, в пересмотренной и расширенной формуле несущей способности , Датский геотехнический институт, Копенгаген, Дания, 1970. Характеристики напряжения для неглубоких оснований несвязных откосов», Canadian Geotechnical Journal , vol. 25, нет. 2, стр. 238–249, 1988.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | Академия Google
Д. В. Гриффитс, «Вычисление коэффициентов несущей способности с использованием конечных элементов», Géotechnique , vol. 32, нет. 3, стр. 195–202, 1982.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | Google Scholar
Кусакабе О., Кимура Т. и Ямагучи Х. Несущая способность откосов при полосовых нагрузках на верхние поверхности, обнаруженные грунты // JGS . Вып. 21, нет. 4, стр. 29–40, 1981.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | Академия Google
Лещинский Б. Несущая способность фундаментов, расположенных рядом с откосами С- ϕ // Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering , vol. 1, нет. 1, стр. 1–20, 2015.
Просмотр по адресу:
Google Scholar
Х. Моайеди и А. Резаи, «Возможность PSO-ANFIS при оценке несущей способности ленточного фундамента, опирающегося на несвязный откос, Нейронные вычисления и приложения , том. 33, стр. 4165–4177, 2021.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | Google Scholar
А. М. Эбид, «35 лет (ИИ) в геотехнической инженерии: современное состояние», Geotechnical & Geological Engineering , vol. 39, нет. 2, стр. 637–690, 2020.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | Google Scholar
A. A. Gholampour, A. H. Gandomi, and T. Ozbakkaloghu, «Новые формулировки механических свойств переработанного заполнителя бетона с использованием программирования экспрессии генов», Строительство и строительные материалы , вып. 130, стр. 122–145, 2017.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | Google Scholar
KC Onyelowe and J. Shakeri, «Интеллектуальное прогнозирование коэффициентов кривизны и однородности гибридного цемента, модифицированного ненасыщенным грунтом с включением NQF», Cleaner Engineering and Technology , vol. 4, 2021.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | Google Scholar
Г. Тайфур, «Современные методы оптимизации в планировании, проектировании и управлении водными ресурсами», Управление водными ресурсами , том. 31, нет. 10, стр. 3205–3233, 2017.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | Google Scholar
Э. Момени, Д. Дж. Армагани, С. А. Фатеми и Р. Назир, «Прогнозирование несущей способности тонкостенного фундамента: подход к моделированию», Engineering with Computers , vol. 34, нет. 2, стр. 319–327, 2018 г.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | Google Scholar
Мухаммад Ф. Дж., Мухаммед Н. А., Мухаммад И. С. и др., «Применение программирования экспрессии генов и методов регрессии для оценки прочности на сжатие бетона на основе золы багассы», Кристаллы , об. 10, нет. 373, стр. 1–17, 2020.
Посмотреть по адресу:
Google Scholar
К. К. Ониелоу, А. Эбид, Л. Нвобиа и Л. Дао-Фук, «Прогнозирование и анализ производительности индекса сжатия почва, обработанная несколькими связующими, с использованием подхода генетического программирования», Нанотехнологии для инженерной защиты окружающей среды , том.