Свайно-ленточный фундамент: устройство, плюсы и минусы

Многие застройщики знают основные достоинства фундаментных оснований ленточного и свайного типов. К примеру, ленточный вариант считается долговечным и крепким, может переносить большие нагрузочные воздействия. Зато свайное основание отличается простотой возведения, для него не требуется большого количества стройматериалов, времени и трудозатрат. Многие до сих пор не могут определиться, какая из конструкций лучше. Но есть уже универсальное решение – свайно-ленточный фундамент.

Когда нужно применять свайно-ленточный фундамент

Расходы на возведение таких фундаментов существенно больше по сравнению с ленточными или свайными основами, но некоторые особенности заливки позволили достичь высоких характеристик по качеству для основания строящегося объекта:

• устройство ленточного фундамента с применением свай создает возможность минимизировать чувствительность ленты, устанавливаемой на пучинистых грунтах, к деформированиям. Если земля сильно увлажнена, фундаментное основание поможет перераспределить основную массу здания на плотные грунтовые слои, находящиеся на глубине полутора – двух метров;
• ростверок свайной фундаментной основы в разы увеличит показатель жесткости основы, по этой причине конструкции используют под строящиеся из легких материалов объекты;
• строительство свайно-ленточного фундамента обходится не очень дорого. Возводить такие основания лучше всего под каркасные и бревенчатые срубы, высота которых не превышает двух этажей.

Если почвенные составы песчаного или суглинистого типа, отличаются слабыми несущими возможностями, имеют уклон и высокий уровень грунтовых вод, устройство свайно-ленточного фундамента для жилого дома считается более правильным решением по показателю прочности и финансовым расходам.

Сфера применения

Устраивают такие фундаментные основания при частном малоэтажном строительстве сооружений. Устанавливать их лучше всего на пучинистых землях или участках, имеющих большие перепады по высотам.

Такие основания могут эксплуатироваться продолжительный период, не имея повреждений.

Устройство свайно-ленточного фундамента

Нагрузочные усилия от построенного объекта передаются на землю двумя фундаментными конструктивными элементами – лентой, залитой по периметру сооружения, несущим перегородкам и сваями, придающими фундаментной основе прочность в период сезонных смещений почвенного состава.

Свайные опоры и монолитная лента усиливаются арматурными каркасами. Сваи выполняются буронабивным методом или при помощи асбестоцементных труб, в которые заливается раствор.

Сегодня технология устройства ленточно-свайного фундамента позволяет использовать винтовые сваи из металлического материала, на нижних концах имеющие буровые лопатки.

Сама фундаментная лента выполняется из бетонного раствора, заливаемого по арматурной основе.

Достоинства и недостатки

Свайно-ленточный фундамент имеет свои плюсы и минусы. Естественно, что в первую очередь обращается внимание на положительные моменты, потому что именно они характеризуют фундаментную основу. К ним следует отнести следующие факты:

• для строительства ленточных фундаментов требуется не менее половины средств, выделенных на строительство. Свайный вариант значительно дешевле, так как в землю опускаются только столбы, а не вся монолитная лента. Единую конструкцию будет иметь лишь ростверок;

• времени и трудозатрат на устройство фундаментной основы потребуется много. А здесь большой котлован готовить не придется;
• работа вполне выполняется собственными силами, привлечение специальной техники не требуется;
• мелкозаглубленный свайно-ленточный фундамент можно возводить на сложных грунтах и наклонных участках;
• основа отлично переносит подвижки почвы и пучение;
• если все технологии соблюдены, то фундамент гарантирует надежность и длительный эксплуатационный период.

Теперь рассмотрим недостатки свайно-ленточного фундамента:

• под домом не будет возможности устроить подвальное помещение или погреб;
• свайно-ленточная фундаментная основа для строительства массивных объектов не подходит;
• во время зимнего сезона такой тип основания зачастую становится причиной сквозняков в доме. Приходится дополнительно утеплять полы и устраивать вентиляцию, чтобы не скапливался конденсат;
• для строительства стен придется использовать только легкие группы материалов.

Строительство свайно-ленточного фундамента

На сегодняшний день строительные работы обходятся достаточно дорого. По этой причине многие застройщики стараются самостоятельно возводить различные виды свайно-ленточных фундаментов, используя для этого подручные средства.

Разберемся, какие особенности имеет такая работа.

Подготовительные работы

Все начинается с очистки площадки, отведенной под выполнение строительных работ. С не вывозится мусор, вырубаются кусты и деревья. Очень важно при подготовке места под свайно-винтовой ленточный фундамент удалить сорняки, чтобы в дальнейшем было меньше сложностей с оформлением ландшафта.

Разбивка осей

Строительная площадка выравнивается, потом можно приступать к разбивке. Процесс представляет собой перенос плана с бумажного носителя на поверхность почвы. С помощью колышков и шнура размечаются фундаментные оси, ширина ленточного основания, определяются расстояния между сваями в свайно-ленточном фундаменте, отмечаются точки под установку опорных элементов. Эти сведения берутся из расчетов, прилагаемых к чертежам свайно-ленточного фундамента.

Угловые участки должны получиться идеально ровными. Это даст возможность правильно выполнить разбивку будущего фундаментного основания.

В первую очередь выносят габаритные оси, определяющие основные размеры фундамента. Для этого на земле отмечаются две точки, которые удалены друг от друга на расстояние максимальной оси, отмечают расстояния по направляющим, выполняют привязку.

Вся процедура разметки представляет собой несколько этапов:

• определяются главные оси;
• выполняется их нанесение на площадку;
• делается обноска (разметка всего объекта).

Специалисты советуют в такой работе соблюдать два основных правила:

• углы, если здание квадратное или прямоугольное, должны быть прямыми;
• при выполнении бетонных перекрытий из панелей с крупными пустотами, необходимо учесть, чтобы габариты фундаментной основы им полностью соответствовали.

Земляные работы

Если на участке грунт устойчивый, то ширина фундаментной траншеи определяется по соответствующему размеру ленты. В этом случае установка опалубочных щитов не требуется. Если почва мягкая, траншею готовят шире, с учетом толщины опалубки.

По намеченным точкам бурятся скважины, глубина заложения которых должна превышать уровень промерзания почвы на пятьдесят сантиметров.

Для бурения скважин выбирают ручной или механический способ, шаг установки опор должен составлять около двух метров. Диаметр лунки должен быть на треть больше ширины ленточной основы.

В каждое отверстие устраивается песчаная подушка, толщина которой составляет двадцать сантиметров. Утрамбованная плотно, она отлично защищает фундаментную ленту от влаги. После этого, укрыв стенки скважин рубероидным материалом, устанавливают сваи.

Подготовка опалубки

В подготовленную под монолитную ленту траншею засыпают песок, разравнивают его пятнадцатисантиметровым слоем по всему периметру. Увлажнив его, тщательно утрамбовывают. Для дополнительной прочности при устройстве подушки можно использовать щебенку.

Для опалубочных щитов используют плиты ДСП, доски, панели. Если планируется повторное применение конструкции, стенки следует застилать полиэтиленовой пленкой.

Подготовленные щиты прибивают к колышкам, вбитым в грунт с внешней стороны. Верхние и нижние края дополнительно фиксируются планками, удерживающими стенки.

Армирование

Разберемся, как сделать армированное основание для свайно-ленточного фундамента. Для этого в опалубочную конструкцию закладывают стальные арматурные прутья. Укладка ведется в трех направлениях, чтобы сформировать трехмерные стенки. Точки пересечений прутьев фиксируются с помощью вязальной проволоки.

Обязательное условие – каркасы ленты и свай между собой связываются, чтобы фундамент получился прочным.

Свайный каркас делается из трех прутов, смонтированных треугольником. Концы каркаса должны выступать над поверхностью земли сантиметров на двадцать.

Заливка бетоном

Как правильно залить свайно-ленточный фундамент?

Бетон должен иметь среднюю плотность, но не быть слишком жидким. Заливку необходимо выполнять одновременно, без перерывов, предварительно соединив все арматурные каркасы.

В первую очередь заливаются свайные опоры, через пару дней можно приступать к бетонированию ленты. Работы рекомендуется выполнять с нескольких точек, чтобы бетонная масса укладывалась слоями. Чтобы ускорить процесс, следует использовать бетономешалки или приобрести готовый раствор с доставкой на площадку.

Во время бетонирования необходимом уплотнять раствор, чтобы удалить из него воздушные пузырьки.

Заключительный этап – проверка горизонтальной плоскости ростверка. Если что-то не так, ее следует выровнять.

В мокрую погоду фундаментное основание не бетонируется, так как показатель прочности может понизиться от избытка влаги.

Гидроизоляция

Возводя такой фундамент, необходимо решить вопрос с его гидроизоляцией и проветриванием. Если сваи из асбестоцемента или металла, в гидроизоляционном слое нет необходимости. А для бетонных опор устраивают защитный слой, как и для самой фундаментной ленты. Лучше сего для этого подходит рубероид.

Цель данного мероприятия – сохранение ленточного фундамента от негативных воздействий влаги. Как известно из отзывов застройщиков, защищенный фундамент эксплуатируется значительно дольше, не подвергаясь разрушениям.

Кстати не следует забывать про утеплительный слой.

Заключение

Фундамент действительно пользуется популярностью при обустройстве небольших сооружений. Многие его устраивают для установки бани, потому что приподнятый над землей пол отлично проветривается сквозняками.

Стоимость всех работ зависит от расходов, связанных с бурением свай, приобретением всех необходимых материалов, временем, необходимым для выполнения работ.

Если вы неверно сделали выбор в обустройстве фундаментного основания, то на этапе земляных работ ошибку моно исправить. Опытные строители всегда подскажут, как свайный фундамент переделать в ленточный.

Свайно-ленточный фундамент: плюсы и минусы

Это комбинированный вариант свайной и ленточной конструкции, который имеет свои плюсы и минусы. Вернее, сюда включены как преимущества ленточной и свайной конструкций, так и их недостатки. Состоит такой фундамент из железобетонных или винтовых металлических свай и железобетонной ленты ростверка, ввиду чего его можно строить даже на сложной в плане рельефа местности.

Ростверк принимает на себя нагрузку от конструкции здания и равномерно передает ее на сваи.

Виды ленточного фундамента на сваях

• Винтовые сваи. Чаще всего здесь применяются полые металлические сваи с лопастями фиксированной длины и толщины. Они вкручиваются в грунт с помощью специальной техники или вручную, в случае небольшого углубления в землю. Для продления службы металлических свайных конструкций, нужно использовать специальную грунтовку и защитную краску.
• Буронабивные сваи. Производятся на месте, а поэтому и стоят существенно дешевле. Первым делом готовится скважина фиксированной глубины, до уровня промерзания почвы или же пока не упрется в прочный грунт. Затем дно скважины засыпается песчано-гравийной подушкой и трамбуется. Суть буронабивных свай в том, что саму скважину армируют и заливают готовым бетонным раствором, а в роли опалубки используется поверхность грунта внутри и полая асбестовая труба над скважиной.

В рамках фундамента из набивных свай готовится монолитная железобетонная лента различной толщины и ширины (согласно расчетов нагрузок), на которую уже монтируются несущие конструкции здания.

Ленточное основание над сваями делают мелкозаглубленным, т.е. железобетонная лента должна быть заглублена на глубину до 40 см и установлена на песчано-гравийную подушку. Под подушкой же, в тоже время, и установлены забивные железобетонные сваи. Сваи и ростверк соединяются арматурой. За счет этого обеспечивается достаточная прочность конструкции и устойчивость к подвижкам грунта.

Как сделать свайно-ленточный фундамент своими руками

1. Сначала выравнивается площадка на месте будущего строительства и проводится разбивка основания. Учитывается ширина, длина и глубина будущей траншеи под железобетонную ленту.
2. Выбирается тип свай. Они могут быть деревянными, металлическими, железобетонными и чисто бетонными, полнотелыми или пустотелыми. Пустотелые стоят дешевле, они легче, но и сложнее в монтаже, ведь без внутреннего армирования не обойтись. Желательно их покупать круглой формы, т.к. скважина также имеет круглую форму, отчего легче будет осуществлять монтаж.
3. По периметру здания выкапывается траншея глубиной до 40 см. Затем в траншее бурятся скважины расчетной глубины, на дно засыпается песок и щебень, утрамбовывается и слегка проливается водой.
4. В качестве опалубки для будущих свай, можно использовать асбестоцементную трубу, которую погружают в скважину, фиксируют извне направляющими и колышками, а внутрь устанавливают вертикальные пруты арматуры с горизонтальными поясами армирования. Арматуру нужно связать, но не варить. Арматура используется при производстве буронабивных свай.
5. Для железобетонной ленты нужно всегда строить опалубку из дерева или фанеры, ее устанавливают по периметру траншеи для ленты и дополнительно укрепляют. В опалубку устанавливают горизонтальные пояса армирования, которые нужно соединить с арматурой свай.
6. Заливку свайно-ленточного фундамента нужно осуществлять максимально быстро, начинать нужно со свай и плавно переходить на ленту. Только тогда получится единый монолитный свайный фундамент ленточного типа, стойкий к внешнему воздействию и готовый принять на себя большие нагрузки.

Конструкция свайно-ленточного фундамента.

Плюсы ленточного фундамента на сваях

• Один из немногих типов фундаментов, который можно возводить на участках со сложным рельефом;
• Сваи забиваются до уровня твердого и плотного грунта, а сама лента может лежать на сыпучем слабом грунте;
• Используется минимум строительных материалов и техники, максимально – это устройства для ввинчивания свай или мощная бетономешалка;
• Сваи выдерживают небольшие подвижки почвы, слабые толчки им не страшны;
• Набивные сваи можно сделать самостоятельно, используя подручные материалы;
• Для буронабивных свай можно применять различные виды опалубки, делать несущие конструкции круглой или квадратной формы;
• Рассчитан на эксплуатацию в условиях повышенного расположения грунтовых вод;
• Возвести основание можно самостоятельно за считанные дни, а уже через неделю после того как высохнет бетон ленточного ростверка, можно будет возводить стены.

Минусы свайно-ленточного фундамента

• Необходимость проведения подробных геодезических расчетов: брать пробы грунта, делать вертикальные разрезы. Также нужно рассчитать длину, толщину и глубину погружения каждой сваи индивидуально. Сделать всю проектную работу вместе с подробным чертежом такого фундамента под силу только профессионалам.
• Создать цокольный этаж или подвал технически невозможно;
• Под полом первого этажа расположен открытый грунт, поэтому нужно обязательно делать утепление подполья, а это дополнительные финансовые расходы;
• Построить на таком основании высотный дом нельзя, максимум два-три этажа;
• Если использовать металлические или деревянные сваи, нужно предусмотреть дополнительную защиту от воздействия грунтовых вод. Делать это нужно уже на этапе монтажа, иначе потом придется разрывать конструкцию и стабилизировать опору дополнительными строительными материалами.

Утепление и гидроизоляция

Ленточный фундамент. Утепление и гидроизоляция.

Как уже отмечалось, такой фундамент имеет прямой контакт с открытой почвой, а поэтому подвержен воздействию грунтовых вод и промерзанию.

Из-за постоянных температурные процессов в грунте, на подполье действуют силы, которые выдавливают пол зимой и вдавливают летом. Со временем пол разрушается, а за ним и ленточное основание. Но проблема в том, что сезонные подвижки воздействуют также и на сваи.

Поэтому без их защиты также не обойтись. Соответственно, нужно сделать теплоизоляцию и гидроизоляцию всех без исключения конструкций основания. Это дополнительные финансовые расходы, но без них фундамент не простоит и десятка лет.

Для многих людей это существенный минус, но при правильной технологии утепления можно обеспечить долговечность основания на десятилетия.

Если принимать во внимание плюсы и минусы ленточного фундамента на сваях, то для некоторых сооружений это единственно правильный вариант. Особенно когда нужно построить здание на неровных поверхностях с большими угловыми наклонами, а земляные работы по обустройству котлована слишком дорогие.

90000 Foundations 90001 Foundations 90002 Foundations 90003 90004 Types of foundation 90005 90006 90007 Shallow foundations (sometimes called ‘spread footings’) include pads ( ‘isolated footings’), strip footings and rafts. 90008 90009 Deep foundations 90010 include piles, pile walls, diaphragm walls and caissons. 90003 90007 90003 90014 90002 Types of foundation 90003 90004 Shallow foundations 90005 90007 Shallow foundations are those founded near to the finished ground surface; generally where the founding depth (D 90020 f 90021) is less than the width of the footing and less than 3m.These are not strict rules, but merely guidelines: basically, if surface loading or other surface conditions will affect the bearing capacity of a foundation it is ‘shallow’. Shallow foundations (sometimes called ‘spread footings’) include pads ( ‘isolated footings’), strip footings and rafts. 90009 Shallows foundations are used when surface soils are sufficiently strong and stiff to support the imposed loads; they are generally unsuitable in weak or highly compressible soils, such as poorly-compacted fill, peat, recent lacustrine and alluvial deposits, etc.90003 90007 90003 90014 90002 Shallow foundations 90003 90004 Pad foundations 90005 90007 Pad foundations are used to support an individual point load such as that due to a structural column. They may be circular, square or reactangular. They usually consist of a block or slab of uniform thickness, but they may be stepped or haunched if they are required to spread the load from a heavy column. Pad foundations are usually shallow, but deep pad foundations can also be used.90003 90007 90003 90014 90002 Shallow foundations 90003 90004 Strip foundations 90005 90007 Strip foundations are used to support a line of loads, either due to a load-bearing wall, or if a line of columns need supporting where column positions are so close that individual pad foundations would be inappropriate. 90003 90007 90003 90014 90002 Shallow foundations 90003 90004 Raft foundations 90005 90007 Raft foundations are used to spread the load from a structure over a large area, normally the entire area of ​​the structure.They are used when column loads or other structural loads are close together and individual pad foundations would interact. 90003 90007 A raft foundation normally consists of a concrete slab which extends over the entire loaded area. It may be stiffened by ribs or beams incorporated into the foundation. 90003 90007 Raft foundations have the advantage of reducing differential settlements as the concrete slab resists differential movements between loading positions. They are often needed on soft or loose soils with low bearing capacity as they can spread the loads over a larger area.90003 90007 90003 90014 90002 Types of foundation 90003 90004 Deep foundations 90005 90006 90007 Deep foundations are those founding too deeply below the finished ground surface for their base bearing capacity to be affected by surface conditions, this is usually at depths> 3 m below finished ground level. They include piles, piers and caissons or compensated foundations using deep basements and also deep pad or strip foundations. Deep foundations can be used to transfer the loading to a deeper, more competent strata at depth if unsuitable soils are present near the surface.90003 90007 90008 Piles 90010 are relatively long, slender members that transmit foundation loads through soil strata of low bearing capacity to deeper soil or rock strata having a high bearing capacity. They are used when for economic, constructional or soil condition considerations it is desirable to transmit loads to strata beyond the practical reach of shallow foundations. In addition to supporting structures, piles are also used to anchor structures against uplift forces and to assist structures in resisting lateral and overturning forces.90003 90007 90008 Piers 90010 are foundations for carrying a heavy structural load which is constructed insitu in a deep excavation. 90003 90007 90008 Caissons 90010 are a form of deep foundation which are constructed above ground level, then sunk to the required level by excavating or dredging material from within the caisson. 90003 90007 90008 Compensated foundations 90010 are deep foundations in which the relief of stress due to excavation is approximately balanced by the applied stress due to the foundation.The net stress applied is therefore very small. A compensated foundation normally comprises a deep basement. 90003 90007 90003 90014 90002 Deep foundations 90003 90004 Piles 90005 90007 Piled foundations can be classified according to 90009 90008 the type of pile 90010 90009 (different structures to be supported, and different ground conditions, require different types of resistance) and 90009 90008 the type of construction 90010 90009 (different materials, structures and processes can be used).90003 90007 90003 90014 90002 Piles 90003 90004 Types of pile 90005 90007 Piles are often used because adequate bearing capacity can not be found at shallow enough depths to support the structural loads. It is important to understand that piles get support from both 90008 end bearing 90010 and 90008 skin friction 90010. The proportion of carrying capacity generated by either end bearing or skin friction depends on the soil conditions.Piles can be used to support various different types of structural loads. 90003 90007 90003 90014 90002 Types of pile 90003 90004 End bearing piles 90005 90007 90003 90007 End bearing piles are those which terminate in hard, relatively impenetrable material such as rock or very dense sand and gravel. They derive most of their carrying capacity from the resistance of the stratum at the toe of the pile. 90003 90007 90003 90014 90002 Types of pile 90003 90004 Friction piles 90005 90007 90003 90007 Friction piles obtain a greater part of their carrying capacity by skin friction or adhesion.This tends to occur when piles do not reach an impenetrable stratum but are driven for some distance into a penetrable soil. Their carrying capacity is derived partly from end bearing and partly from skin friction between the embedded surface of the soil and the surrounding soil. 90003 90007 90003 90014 90002 Types of pile 90003 90004 Settlement reducing piles 90005 90007 90003 90007 Settlement reducing piles are usually incorporated beneath the central part of a raft foundation in order to reduce differential settlement to an acceptable level.Such piles act to reinforce the soil beneath the raft and help to prevent dishing of the raft in the centre. 90003 90007 90003 90014 90002 Types of pile 90003 90004 Tension piles 90005 90007 Structures such as tall chimneys, transmission towers and jetties can be subject to large overturning moments and so piles are often used to resist the resulting uplift forces at the foundations. In such cases the resulting forces are transmitted to the soil along the embedded length of the pile.The resisting force can be increased in the case of bored piles by under-reaming. In the design of tension piles the effect of radial contraction of the pile must be taken into account as this can cause about a 10% — 20% reduction in shaft resistance. 90003 90007 90003 90014 90002 Types of pile 90003 90004 Laterally loaded piles 90005 90007 Almost all piled foundations are subjected to at least some degree of horizontal loading. The magnitude of the loads in relation to the applied vertical axial loading will generally be small and no additional design calculations will normally be necessary.However, in the case of wharves and jetties carrying the impact forces of berthing ships, piled foundations to bridge piers, trestles to overhead cranes, tall chimneys and retaining walls, the horizontal component is relatively large and may prove critical in design. Traditionally piles have been installed at an angle to the vertical in such cases, providing sufficient horizontal resistance by virtue of the component of axial capacity of the pile which acts horizontally. However the capacity of a vertical pile to resist loads applied normally to the axis, although significantly smaller than the axial capacity of that pile, may be sufficient to avoid the need for such ‘raking’ or ‘battered’ piles which are more expensive to install .When designing piles to take lateral forces it is therefore important to take this into account. 90003 90007 90003 90014 90002 Types of pile 90003 90004 Piles in fill 90005 90007 90003 90007 Piles that pass through layers of moderately- to poorly-compacted fill will be affected by 90008 negative skin friction 90010, which produces a downward drag along the pile shaft and therefore an additional load on the pile. This occurs as the fill consolidates under its own weight.90003 90007 90003 90014 90002 Piles 90003 90004 Types of pile construction 90005 90007 Displacement piles cause the soil to be displaced radially as well as vertically as the pile shaft is driven or jacked into the ground. With non-displacement piles (or replacement piles), soil is removed and the resulting hole filled with concrete or a precast concrete pile is dropped into the hole and grouted in. 90003 90007 90003 90014 90002 Types of pile construction 90003 90004 Displacement piles 90005 90007 Sands and granular soils tend to be compacted by the displacement process, whereas clays will tend to heave.Displacement piles themselves can be classified into different types, depending on how they are constructed and how they are inserted. 90003 90007 90003 90014 90002 Displacement piles 90003 90004 Totally preformed displacement piles 90005 90007 These can either be of precast concrete; 90009 full length reinforced (prestressed) 90009 jointed (reinforced) 90009 hollow (tubular) section 90009 or they can be of steel of various section.90003 90007 90003 90014 90002 Displacement piles 90003 90004 Driven and cast-in-place displacement piles 90005 90007 This type of pile can be of two forms. The first involves driving a temporary steel tube with a closed end into the ground to form a void in the soil which is then filled with concrete as the tube is withdrawn. The second type is the same except the steel tube is left in place to form a permanent casing. 90003 90007 90003 90014 90002 Displacement piles 90003 90004 Helical (screw) cast-in-place displacement piles 90005 90007 This type of construction is performed using a special type of auger.The soil is however compacted, not removed as the auger is screwed into the ground. The auger is carried on a hollow stem which can be filled with concrete, so when the required depth has been reached concrete can be pumped down the stem and the auger slowly unscrewed leaving the pile cast in place. 90003 90007 90003 90014 90002 Displacement piles 90003 90004 Methods of installation 90005 90007 Displacements piles are either driven or jacked into the gound.A number of different methods can be used. 90003 90007 90003 90014 90002 Methods of installation 90003 90004 Dropping weight 90005 90007 The 90008 dropping weight or drop hammer 90010 is the most commonly used method of insertion of displacement piles. A weight approximately half that of the pile is raised a suitable distance in a guide and released to strike the pile head. When driving a hollow pile tube the weight usually acts on a plug at the bottom of the pile thus reducing any excess stresses along the length of the tube during insertion.90003 90007 Variants of the simple drop hammer are the 90008 single acting and double acting hammers 90010. These are mechanically driven by steam, by compressed air or hydraulically. In the single acting hammer the weight is raised by compressed air (or other means) which is then released and the weight allowed to drop. This can happen up to 60 times a minute. The double acting hammer is the same except compressed air is also used on the down stroke of the hammer. This type of hammer is not always suitable for driving concrete piles however.Although the concrete can take the compressive stresses exerted by the hammer the shock wave set up by each blow of the hammer can set up high tensile stresses in the concrete when returning. This can cause the concrete to fail. This is why concrete piles are often prestressed. 90003 90007 90003 90014 90002 Methods of installation 90003 90004 Diesel hammer 90005 90007 Rapid controlled explosions can be produced by the diesel hammer. The explosions raise a ram which is used to drive the pile into the ground.Although the ram is smaller than the weight used in the drop hammer the increased frequency of the blows can make up for this inefficiency. This type of hammer is most suitable for driving piles through non-cohesive granular soils where the majority of the resistance is from end bearing. 90003 90007 90003 90014 90002 Methods of installation 90003 90004 Vibratory methods of pile driving 90005 90007 Vibratory methods can prove to be very effective in driving piles through non cohesive granular soils.The vibration of the pile excites the soil grains adjacent to the pile making the soil almost free flowing thus significantly reducing friction along the pile shaft. The vibration can be produced by electrically (or hydraulically) powered contra-rotating eccentric masses attached to the pile head usually acting at a frequency of about 20-40 Hz. If this frequency is increased to around 100 Hz it can set up a longitudinal resonance in the pile and penetration rates can approach up to 20 m / min in moderately dense granular soils.However the large energy resulting from the vibrations can damage equipment, noise and vibration propagation can also result in the settlement of nearby buildings. 90003 90007 90003 90014 90002 Methods of installation 90003 90004 Jacking methods of insertion 90005 90007 Jacked piles are most commonly used in underpinning existing structures. By excavating underneath a structure short lengths of pile can be inserted and jacked into the ground using the underside of the existing structure as a reaction.90003 90007 90003 90014 90002 Types of pile construction 90003 90004 Non-displacement piles 90005 90007 With non-displacement piles soil is removed and the resulting hole filled with concrete or sometimes a precast concrete pile is dropped into the hole and grouted in. Clays are especially suitable for this type of pile formation as in clays the bore hole walls only require support close to the ground surface. When boring through more unstable ground, such as gravels, some form of casing or support, such as a bentonite slurry, may be required.Alternatively, grout or concrete can be intruded from an auger rotated into a granular soil. There are then essentially four types of non displacement piles. 90003 90007 This method of construction produces an irregular interface between the pile shaft and surrounding soil which affords good skin frictional resistance under subsequent loading. 90003 90007 90003 90014 90002 Non-displacement piles 90003 90004 Small diameter bored cast-in-place piles 90005 90007 90003 90007 These tend to be 600mm or less in diameter and are usually constructed by using a tripod rig.The equipment consists of a tripod, a winch and a cable operating a variety of tools. The basic tools are shown in this diagram. 90003 90007 In granular soils, the basic tool consists of a heavy cylindrical shell with a cutting edge and a flap valve at the bottom. Water is necessary to assist in this type of excavation. By working the shell up and down at the bottom of the bore hole liquefaction of the soil takes place (as low pressure is produced under the shell as the liquified soil is rapidly moved up) and it flows into the shell and can be winched to the surface and tipped out.There is a danger when boring through granular soil of over loosening the material at the sides of the bore. To prevent this a temporary casing should be advanced by driving it into the ground. 90003 90007 In cohesive soils, the borehole is advanced by repeatedly dropping a cruciform-section tool with a cylindrical cutting edge into the soil and then winching it to the surface with its burden of soil. Once at the surface the clay which adheres to the cruciform blades is paired away.90003 90007 90003 90014 90002 Non-displacement piles 90003 90004 Large diameter bored cast-in-place piles 90005 90007 90003 90007 Large boreholes from 750mm up to 3m diameter (with 7m under-reams) are possible by using rotary drilling machinery. The augering plant is usually crane or lorry mounted. 90003 90007 A spiral or bucket auger as shown in this diagram is attached to a shaft known as a Kelly bar (a square section telescopic member driven by a horizontal spinner).Depths of up to 70m are possible using this technique. The use of a bentonite slurry in conjunction with bucket auger drilling can eliminate some of the difficulties involved in drilling in soft silts and clays, and loose granular soils, without continuous support by casing tubes. One advantage of this technique is the potential for under rea 90003.90000 Detail Post: Foundation Details — First In Architecture 90001 90002 Notes from the Building Regulations on Foundations 90003 90004 90005 90006 General Requirements — Foundations 90007 90004 90005 90004 The building shall be constructed so that: 90005 90004 90005 90004 the combined dead, imposed and wind loads are sustained and transmitted by it to the ground, safely and without causing any building deflection / deformation or ground movement that will affect the stability of any part of the building.90005 90004 ground movement caused by swelling, shrinkage or freezing of the sub-soil, land slip or subsidence will not affect the stability of any part of the building. 90005 90004 90005 90004 (Approved Doc A) 90005 90004 90005 90004 The walls and floors of the building shall adequately protect the building and people who use the building from harmful effects caused by ground moisture, precipitation wind wind-driven spray, interstitial and surface condensation, and spillage of water from or associated with sanitary fittings or fixed appliances.All floors next to the ground, walls and roof shall not be damaged by moisture from the ground, rain or snow and shall not carry that moisture to any part of the building that it would damage. 90005 90004 90005 90004 (Approved Doc C2) 90005 90004 90005 90004 Site preparation and resistance to contaminants and water 90005 90004 The ground to be covered by the building shall be reasonably free from any material that might damage the building or affect its stability, including vegetable matter, topsoil and pre- existing foundations.90005 90004 Reasonable precautions shall be taken to avoid danger to health and safety caused by contaminants on or in the ground covered, or to be covered, by the building and any land associated with the building. 90005 90004 Adequate subsoil drainage shall be provided if it is needed to avoid: passage of ground moisture to the interior of the building; damage to the building, including damage through the transport of water-borne contaminants to the foundations of the building 90005 90004 90005 90004 (Approved Doc C1) 90005 90004 90005 90004 Rainwater drainage 90005 90004 Rainwater drainage systems shall ensure that rainwater soaking into the ground is distributed sufficiently so that it does not damage foundations of the proposed building or any adjacent structure.90005 90004 (Approved Doc h4) 90005.90000 Foundation Systems and Soil Types 90001 90002 Foundation systems and soil types go hand-in-hand as the type of soil you encounter on your plot will inform the best foundation system for you to use for your project. 90003 90002 Neglecting to investigate the ground conditions on your site is one of the earliest and costly mistakes a self builder can make. 90003 90002 If you have not yet purchased your plot, take a look at this building plot checklist to make sure you exercise due diligence regarding various factors (including soil type) as best you can before committing to a purchase.90003 90002 You can either check with your local authority or building inspector, or undertake a soil investigation. A soil investigation could cost as little as £ 500, but would flag any major issues before you start, which could save you £ 1,000s. 90003 90002 It is always a good idea to allocate at least 10% of your budget for a contingency fund should you encounter any unforeseen issues with your soil type. 90003 90002 Here, we explain the soil types you might encounter and the foundation system you should choose.90003 90002 Ready to start laying out? Check out this step-by-step guide to building foundations. 90003 90016 What Soil Types Might I Find on my Plot? 90017 90002 If you do not already know the soil type of your plot, a good starting point is to call your local authority Building Control department. They can give you an idea of ​​the typical soil type in the area you are building, and the sort of foundation that is appropriate. 90003 90002 Most local authorities produce a fact sheet on typical foundation solutions for different soil types commonly found in the area.90003 90002 Another useful source of information is the 90023 Building Regulations Approved Document A: 2004 90024 which lists seven types of soil plus subsoil conditions and practical field tests to help you identify soil type. 90003 90002 90027 Rock 90028 90003 90002 Includes: 90003 90032 90033 limestone 90034 90033 granite 90034 90033 sandstone 90034 90033 shale 90034 90033 hard solid chalk 90034 90043 90002 These rocks have a high bearing capacity. The rock may simply need to be stripped back and levelled off to build from.90003 90002 Rock can be impervious, so topsoil is likely to require drainage as it is not possible to build soakaways to dispose of rainwater or surface water. Off-mains drainage options will also be very limited. 90003 90002 90027 Chalk 90028 90003 90002 Providing the chalk is not too soft, widths of 450mm for low-rise buildings are generally acceptable. The depth of the foundation must be below any frost action (700mm). If the chalk is soft it will need to be excavated until firm chalk is reached.90003 90002 Chalk soils can be prone to erosion so be wary of hollows or caves. 90003 90002 90027 Gravel and sand 90028 90003 90002 Dry compact gravel, or gravel and sand subsoils are usually adequate for strip foundations. Generally a depth of 700mm is acceptable, as long as the ground has adequate bearing capacity. 90003 90002 If the water table is high (i.e. the gravel is submerged), the bearing capacity is halved, so it’s important to keep the foundations as high as possible. A shallow, reinforced, wide strip foundation may be suitable.90003 90002 Sand holds together reasonably well when damp, compacted and uniform, but trenches may collapse and so sheet piling is often used to retain the ground in trenches until the concrete is poured. 90003 90002 90027 Clay 90028 90003 90002 The first 900-1,200mm layer of clay is subject to movement due to expansion and shrinkage depending on moisture content, so it is generally necessary to excavate foundations to a depth where the moisture content of the clay remains stable . British Standard 8004 recommends a minimum depth of 1m for foundations But if there are, or were, trees nearby, depths of up to 3m may be necessary.90003 90002 In clay, prior to concreting the foundations, the trench is often protected from heave by lining it with a compressible layer (e.g. Clayboard). 90003 90002 90027 Firm clay over soft clay 90028 90003 90002 A traditional strip foundation is sometimes acceptable but it is important not to overdig as this may increase the stress on the softer clay beneath. A common solution is to dig wide strip foundations with steel reinforcement — however an engineered foundation may be necessary.90003 90002 90027 Peat 90028 90003 90002 Peat and loose waterlogged sand are very poor subsoils. If the peat can be stripped back to find suitable load-bearing ground of at least 1.5m depth, strip foundations may be suitable. A reinforced raft foundation will likely be required. 90003 90002 90027 Filled ground 90028 90003 90002 Where ground has previously been excavated and filled, it is generally necessary to dig down to a level beneath the area of ​​the fill. 90003 90002 90027 Sloping sites 90028 90003 90002 Sloping sites require stepped foundations.Guidelines are given in the Building Regulations. 90003 90016 Do I Need a Soil Survey? 90017 90002 Soil investigations can prove very useful but are not a prerequisite. Most sites start without a formal soil investigation, relying instead on either the knowledge of the designer, or the local expertise of the building inspector. 90003 90002 The process involves holes being dug at various points on the site and extrapolating the findings in each hole to assume the subsoil conditions throughout the site.90003 90016 Types of Foundation Systems 90017 90002 The standard routine is to place as little solid concrete as possible into trenches and then to build up from this in blockwork until ground level, where the walls switch to brick or stone or whatever the chosen external cladding should be. This is known as a 90027 strip foundation 90028. 90003 90002 For a single storey building strip foundations will typically be 450mm wide and at least 200mm deep, and for two storeys 600mm wide and 200mm deep.90003 90002 90027 Deep Strip Foundations: 90028 Where strip foundations need to be at a lower level to reach soil with suitable bearing capacity, a wider, deeper trench can be dug to work in, and the strip foundations dug and poured at a lower level. Walls are then built up to ground level in masonry. 90003 90002 90027 Wide Strip Foundations: 90028 Where the soil is soft or of a low load-bearing capacity, wide strip foundations can be used to spread the load over a larger area, reinforced with steel so that the loading per m² is reduced.90003 90002 90003 90023 Diagrams of strip foundations (left) and trenchfill foundations 90024 (Image credit: Homebuilding & Renovating) 90002 A widely used alternative is the trenchfill foundation, where the trenches are filled with ready-mixed concrete to just below ground level. Steel reinforcement may be added in areas close to trees. While this method saves on labour, it will add to the overall cost of your foundations. Just above ground level, the footings are topped with a damp-proof course and then the ground floor is fixed.90003 90002 Compared to deep strip foundations, trench fill minimises the width of the dig and the labour and materials required for building masonry below ground level, offsetting the cost of the additional concrete. 90003 90002 (90027 MORE: 90028 How much will my foundations cost?) 90003 90002 If you have a plot where the ground is deemed to be difficult, then standard strip or trenchfill foundations are unlikely to suit. There are alternative options, but they are considerably more expensive.90003 90002 Digging deeper trenches and filling with more concrete, and potentially adding sheets of polystyrene beside the trenches to act as a slip membrane can be a simple solution. 90003 90002 But if you are having to dig beyond 2.5m in depth, then this solution becomes impractical. Not only will the amount of concrete needed to fill the trench become prohibitively expensive, but working at that depth can prove dangerous. 90003 90002 If the site requires deep foundations in more than a couple of spots, then it is now usual to use a different approach, most often piling, occasionally using concrete rafts.90003 90002 (90027 MORE: 90028 Foundations for difficult sites) 90003 90002 90027 What are Raft Foundations? 90028 90003 90002 As the name suggests, a concrete raft is designed to ‘float’ on the ground beneath. The structure is made up of an extra-thick floor slab, strengthened by masses on steel reinforcing. Rafts have the advantage of providing the base of a ground floor solution, not just wall trenching, but they are reckoned to be rather more complex to construct. 90003 90002 A raft is used where the soil requires such a large bearing area that wide strip foundations are spread too far, making it more economical to pour one large reinforced concrete slab.90003 90002 90003 90023 A raft is an alternative to piled foundations and it can be less expensive 90024 (Image credit: Homebuilding & Renovating) 90002 90027 What are Piled Foundations? 90028 90003 90002 Some housebuilders now use piled foundations on every site because the costs are predictable. Piles are driven into the ground and then filled with concrete, and the whole foundation gets topped with a ground beam to build off. 90003 90002 90027 Short bore pile and beam: 90028 Short bore piles are typically 2-3m long and can be reinforced with steel.Each pile is then connected at the top by a precast horizontal beam of reinforced concrete. A suspended reinforced concrete ground floor can then be built using precast components, or cast in situ. 90003 90002 90027 Friction Piles: 90028 A similar concept to short bore pile and beam used in situations where there is no suitable bearing stratum at an acceptable depth. Friction piles rely on skin resistance against the soil. 90003 90002 90003 90023 Short bore piles are typically 2-3m long and can be reinforced with steel 90024 (Image credit: Homebuilding & Renovating) 90002 90027 What are Pad Foundations? 90028 90003 90002 Used when isolated loads need to be supported, for instance to support the columns of a steel or post and beam frame house.The load is concentrated on a small area. 90003 90002 (90027 MORE 90028: How much does it cost to build a house?) 90003 90002 90003 90023 Pad foundations diagram 90024 (Image credit: Homebuilding & Renovating) 90016 What Might Affect my Choice of Foundation System? 90017 90002 Where the foundations are affected by tree roots (or their previous removal), you may be required to employ a fairly deep trench filled with concrete but with a compressible material to one or both sides of the external trenches to counteract any heave or expansion in the ground.90003 90002 Water pipes must enter the building at a depth of at least 750mm but no more than 1.35m below ground. If that means that they pass through a concrete foundation then they must either be laid prior to pouring or, better still, a duct installed for them to be pushed through later. 90003 90002 If sewage pipes leaving the building have to be deeper than the top of the foundation concrete then they should also be ducted; they can not be trapped within the concrete and must be able to move freely.90003 90002 Electricity and gas do not usually need to be ducted or installed at this point as they are normally surface mounted. Finally, the building and warranty inspectors will have to approve the excavated foundations prior to any concrete being poured. 90003 90002 (90027 MORE 90028: How to bring electricity to site) 90003 .90000 Understand foundation design and construction 90001 90002 Presentation on theme: «Understand foundation design and construction» — Presentation transcript: 90003 90004 1 90005 Understand foundation design and construction 90006 90007 Topic Understand foundation design and construction Today’s Objective Identify the principles affecting the choice of foundations Be able to explain the advantages and disadvantages affecting the choice of different foundations 90008 90007 90010 90004 2 90005 Foundation Design Why do we need foundations? 90006 90007 To transfer the load of a building safely to the ground below and avoid any settlement.Safe loading will be determined by calculation and by assessing the capability of the soil to carry load. Key term: Safe Loading The solution calculated from the soil’s ability to carry a load plus a safety factor. 90015 90007 90010 90004 3 Foundation Design The function of any foundation is to safely sustain and transmit to the ground on which it rests the combined dead, imposed and wind loads in such a manner as not to cause any settlement or movement which would impair the stability or cause damage to any part of a building.The subsoil beneath the foundation is compressed and reacts by exerting an upward pressure to resist foundation loading. If the foundation load exceeds the maximum passive pressure of the ground, (the bearing capacity), then a downward movement of the foundation could occur. There are two alternative remedies: • Increase the plan size of the foundation so as to reduce the load per unit area • Reduce the loadings being carried by the foundations upward pressure to resist foundation loading 90019 90007 90010 90004 4 Foundation Design What could you do if the foundation load exceeds the bearing capacity of the ground? Increase the plan size of the foundation so as to reduce the load per unit area Reduce the loadings being carried by the foundations The function of any foundation is to safely sustain and transmit to the ground on which it rests the combined dead, imposed and wind loads in such a manner as not to cause any settlement or movement which would impair the stability or cause damage to any part of a building.The subsoil beneath the foundation is compressed and reacts by exerting an upward pressure to resist foundation loading. If the foundation load exceeds the maximum passive pressure of the ground, (the bearing capacity), then a downward movement of the foundation could occur. There are two alternative remedies: • Increase the plan size of the foundation so as to reduce the load per unit area • Reduce the loadings being carried by the foundations 90023 90007 90010 90004 5 Foundation Design In groups of 2/3 discuss the principles of design and factors that need to be considered in order to select the correct foundation.Bearing capacity of the soil Type of building structure Contamination Cost Type of Foundations available Water table Loading Site Constraints external or site constraints — the physical size and shape of the site and whether it is possible or practicable to use mechanical digging equipment type of foundati the type of building structure — how heavy the loads are that the building will carry or exert on the ground the soil conditions — including whether the site is located in an area that has known problems such as radon gas, minerals or evidence of mineral extraction in the area ons available — whether the foundations are suitable for the type of building that is being designed 90027 90007 90010 90004 6 Foundation Design In groups of 2/3, how many different types of foundation can you list? Strip foundation Trenchfill foundation Piled foundation Raft foundation Pad foundation 90007 90010 90004 7 90005 Foundation Design Traditional Strip Foundations 90006 90007 This is a well established and proven method; most builders are familiar with traditional strip foundations Building services and pipes such as drains etc.will mostly cross the wall above the concrete which will help in the construction works Cheaper to create than trenchfill for wider foundations that use more concrete 90037 90007 90010 90004 9 90005 Foundation Design Trenchfill foundations 90006 90007 Foundations are completed fairly quickly in the programme which means greater ground stability since earth is not left exposed Reduced need for planking and strutting to form earthwork support, therefore considerable cost savings for the contractor No need for operatives to work at the base of the trench and therefore is much safer, especially in poor ground conditions Concrete usually stabilises the earth with no risk of trenches collapsing and damaging blockwork Concrete is strong enough to bridge minor soft spots in base of the trench or in poor bearing ground 90044 90007 90010 90004 10 90005 Foundation Design Raft Foundation 90006 90007 Used where the soil has low load bearing capacity including loose sand, soft clays, filled material.Usually used where pad or strip foundations would cover more than 50% of the ground area below the building and hence becomes more economic to produce. Where differential movements are expected or where subsidence is likely due to mining or mineral extraction. Either flat slab of concrete or with edge beam thickening sections. Key term: Raft foundation A slab that supports the building over a large area 90051 90007 90010 90004 11 90005 Foundation Design Raft Foundation Advantages over strip foundation 90006 90007 No trenching required Simple and quick to build Less interference with subsoil water movement No H & S risks regarding trenches However Careful detailing to the edges to prevent cold bridging and frost attack Designed on a one off basis as no ‘deemed to satisfy’ in the Building Regs Key term: Pad foundation A mini raft similar in function to a raft but not connected to other pads that support structural members 90058 90007 90010.