Фундамент ленточный монолитный чертеж: Пошаговый чертёж монолитного ленточного фундамента

Содержание

Пошаговый чертёж монолитного ленточного фундамента

Общая информация

Фундамент в понятии строительства является подземной частью здания (сооружения), которая воспринимает нагрузки и передает их на основание. Если посмотреть на чертеж монолитного основания, можно выделить следующие его части. Основанием являются пласты плотного грунта. Верхняя плоскость, на которой расположены надземные части сооружения или здания, называется обрезом либо поверхностью. Нижняя его плоскость, которая непосредственно соприкасается с основанием, называется подошвой.

Ленточный закладывается по периметру здания.

Ленточный фундамент – это полоса из железобетона, которая идет по периметру полностью всего здания. Лента закладывается под все наружные и внутренние стенки строения. Технология строительства достаточно проста по сравнению со свайным либо плитным. Чтобы соорудить ленточный фундамент, чертеж обязателен. Такое основание трудоемко и требует немалого расхода материалов по сравнению, к примеру, со столбчатым видом (большее количество бетона, опалубки; обязательно понадобится применять кран).

Ленточные могут применяться:

Схема ленточного фундамента

  1. В домах с бетонными, кирпичными и каменными стенками (плотность которых более 1000-1300 кг/куб.м).
  2. Для домов с тяжелым перекрытием (сборные железобетонные либо монолитные, металлические).
  3. В случае если имеется угроза неравномерных осадков в связи с неоднородностью грунтов на участке (например, участок в одной части сложен песками, а в другой – пучинистыми суглинками). Армированное ленточное основание может сработать как единое целое, перераспределить усилия, и тогда стенки дома не дадут деформаций и трещин.
  4. Если планируется в доме цокольный этаж либо подвал и при этом стенки ленточной подобной конструкции будут образовывать стенку подвального помещения.

В процессе планирования строительства дома достаточно важно грамотно и ответственно подойти к выбору типа изготавливаемого строения, потому как этот элемент является одним из важнейших конструктивных для постройки. Ошибка в начале строительства, экономия строительного материала, неверно спроектированная конструкция, некорректный чертеж приведут к серьезным негативным последствиям в процессе эксплуатации дома.

Конструкции:
а,б) сборный,
в) монолитный,
г) бутовый.

Могут возникнуть такие проблемы, как перекосы, перерасход материалов, горизонтальные и вертикальные деформации, неравномерные осадки, возникновение трещин в несущих конструкциях и так далее. В огромной степени от надежности будет зависеть большое количество качеств постройки, помимо того, ее долговечность и капитальность.

Следует помнить, что нулевой цикл возведения строения – это несколько дорогой процесс, и чаще всего он составляет треть стоимости полностью всей постройки. Лучше всего заказать проект и чертеж опытным проектировщикам. Стоит понимать, что спросить с них можно, только если правильно составить договор. Организация в проекте может обоснованно и грамотно выбрать тип и материал, с помощью которого можно изготавливать фундамент.

Характеристики

В зависимости от материала, который используется, срок службы может составлять:

Виды:
а) блочный,
б) монолитный,
в) кирпичный,
г) на пучинистых грунтах.

  • бетонные монолитные и бутовые на цементном растворе – до 150 лет;
  • сборные бетонные – 50-75 лет;
  • кирпичные ленты – 30-50 лет.

Ленточные основания по конструктивным особенностям могут быть:

  1. Монолитные, выполняемые непосредственно на площадке для строительства.
  2. Сборные, выполняемые из типовых железобетонных блоков, которые производятся на заводе и монтируются на площадке для строительства с помощью крана. Сборные устраиваются из плит железобетона – бетонных блоков и подушек.

В зависимости от того какова величина нагрузки, можно выделить заглубленный и мелкозаглубленный. Заглубленный и мелкозаглубленный монолитный ленточный фундамент представляет собой жесткую горизонтальную железобетонную раму, идущую полностью по всему периметру здания. Это способно обеспечить устойчивость дома при условиях пучинистых и слабопучинистых грунтов. При этом может быть достигнуто рациональное соотношение “экономичность – прочность”. На такой виде затраты бюджета составят всего 15-18% от общей стоимости всего строительства.

Мелкозаглубленный строят под легкие дома и бани или на слабо пучинистых грунтах.

Мелкозаглубленный может хорошо подойти для легких домов (пенобетонных, деревянных, небольших кирпичных, каркасных). Подобная конструкция устраивается на слабопучинистых грунтах. Глубина, на которую он закладывается, – 50-70 сантиметров.

Заглубленная ленточная конструкция строится в домах с тяжелыми перекрытиями и стенками и чаще всего на пучинистых грунтах. Подобное устройство необходимо в случае если в доме планируется устроить гараж либо подвал. Глубина заложения подобной конструкции чаще всего составляет значение, которое на 20-30 сантиметров ниже, чем глубина промерзания грунта. Подобное устройство требует расхода большего количества материала. Под стены, которые находятся внутри здания, есть возможность изготовить менее глубокий фундамент, на 40-60 сантиметров.

По сравнению с мелкозаглубленным, заглубленный является более устойчивым и прочным, в связи с тем что его низ находится ниже уровня промерзания грунтовой воды, помимо того, он не подвергается деформациям. Однако расход материалов при этом и трудоемкость возрастают.

Армирование производится для большей прочности.

Данные устройства, как правило, должны закладываться исключительно в теплое время года. Не требуется при этом применять какую-либо дорогостоящую технику. Достаточно будет малой механизации и бетономешалки.

На песчаных либо сухих грунтах ленточная конструкция может закладываться выше, чем глубина промерзания, однако не меньше чем на 50-60 сантиметров от уровня земли.

На глубоко промерзающих и сильно вспучивающих грунтах ленточные фундаменты применяют достаточно редко.

Подобные конструкции широко применяются в гражданском и промышленном строительстве, а также при строительстве индивидуальных жилых домов и коттеджей.

В случае если имеется бетонный вибратор, может получиться в результате достаточно надежный и крепкий фундамент. В случае если на участке имеются песчаные грунты, данный материал следует применять. Ширина подобной конструкции выбирается в зависимости от толщины стенки. Например, толщины стенки в 2 кирпича (510 миллиметров), ширины в 600 миллиметров, с армированными стержнями арматуры, класс которой А-3 и диаметр 12 миллиметров, будет вполне достаточно для обеспечения надежности строения.

Стоит понимать, что надежность выполняемой конструкции будет зависеть от того, насколько правильно чертеж будет составлен. Не стоит пренебрегать данным нюансом.

Расчет ленточного фундамента для загородного дома

                     

                     

Ленточный фундамент : чертеж

Классический ленточный фундамент представляет собой довольно простую конструкцию, изготовлением которой могут заниматься и мастера строительного дела и любители с относительно невысокой квалификацией.

А сочетание доступности процесса строительства с высокой степенью надежности подобных конструкций зачислило этот способ сооружения фундаментов в категорию наиболее востребованных строительных технологий. Причем, как показывает практика, ленточный фундамент, с удовольствием, используется и профессиональными строителями, и любителями «самостроя».

«Профессиональный» ленточный фундамент строят только на основе точных расчетов и чертежей, с учетом возможного сопротивления довольно значительным нагрузкам. Причем, с точки зрения большинства проектировщиков, такие фундаменты целесообразно использовать в качестве основания для сооружений из кирпича и блоков, или в конструкции дома с железобетонными или металлическими перекрытиями.

Кроме того, этот тип основания может быть востребован и в ключе возможной реализации определенного архитектурного решения, классическим примером которого может быть ленточный фундамент для дома с цокольным этажом или фундамент для дома на холме.

Впрочем, несмотря на причины, побудившие выбрать именно ленточный фундамент – расчет его параметров выполняется по одной и той же схеме:

1. Глубину залегания фундамента определяют по уровню промерзания почвы. Поэтому, в большинстве случаев, «подушка» основания будет располагаться немного ниже этой отметки. Однако для внутренних элементов фундамента, обустраиваемых под межкомнатные перегородки, глубины залегания могут колебаться в пределах от 0,5 до 1 метра.

2. Ширина фундамента определяется из предполагаемой толщины стены строения, рассчитанной с учетом глубины слоя отделочного материала. При этом нужно учесть очень важную особенность, которой обладает «профессиональный» ленточный фундамент – чертеж его сечения напоминает либо перевернутую букву «Т», либо трапецию. То есть, ширина основания (подушки) ленточного монолита всегда больше чем аналогичный параметр его верхней части.

3. Прочностные характеристики фундамента ленточного типа рассчитываются из предполагаемой нагрузки, которая складывается из веса крыши, веса несущих стен, веса перекрытий и предполагаемого веса снежного покрова, который может задержаться на крыше здания в зимний период. Причем, большинство данных берется из типовых таблиц, содержащих сведения о предполагаемой нагрузке с учетом группирования по типу стройматериала.

Полученные расчеты влияют на качественный состав цементно-песчаной смеси и те формы, которые должна принять армирующая сетка. Кроме того, по этим данным подсчитывают предполагаемый объем раствора для заливки, метраж металлопроката для армирования и кубатуру предстоящих земляных работ. Разумеется, подобные расчеты оказывают огромное влияние на варианты строительной сметы.

Причем, самую дешевую смету продемонстрирует только тот ленточный фундамент расчет которого будет выполнен с учетом максимального внимания ко всем параметрам. Ведь именно такая методика позволяет определить точные габариты фундамента, а это значит, что на строительство основания уйдет только необходимое количество стройматериалов. То есть, в случае точного расчета перерасход материала и рабочего времени попросту не возможен!

Именно такой подход к процессу проектирования и строительства и отличает «профессиональный» фундамент от «самостроя». Ведь главный критерий, которому должен соответствовать любой ленточный фундамент — расчет прочностных характеристик конструкции – в случае «самостроя» соблюдается с большими отклонениями.

Следует также сказать, что помимо определения потребности в стройматериалах и вычисления габаритов будущего основания, расчетные данные помогут определиться и с той технологией, с помощью которой будет строиться ленточный фундамент для дома.

На сегодняшний день существуют два технологических приема, позволяющих построить на площадке фундамент ленточного типа. К этим приемам относится монолитная заливка и блочное строительство фундамента. Причем монолитный ленточный фундамент для дома будет предпочтительнее – его прочностные характеристики на 30 процентов выше, чем у основания из блоков.

К тому же, самую простую конструкцию имеет именно монолитный ленточный фундамент – чертеж подобного варианта обустройства основания для дома напоминает проекцию обычного прямоугольника, а схема строительства основания из блоков выглядит намного сложнее.

Именно поэтому, большинство строительных компаний выбирают в качестве технологии сооружения фундамента именно монолитный вариант. Причем, аналогичный выбор – монолитный ленточный фундамент, чертеж которого можно скачать на любом тематическом ресурсе – делают и любители самостроя.

устройство, как сделать армирование и усиление?

Как правило, ленточный монолитный фундамент железобетонный устраивают для зданий из тяжелых материалов – камня, бетона, кирпича, самана. К достоинствам этого типа фундамента можно отнести его надежность и прочность, но его устройство требует большого количества материалов и трудозатрат.

Такой фундамент может принимать форму коробки или сплошной плиты по периметру сооружения.

При расчете ширины и глубины заложения фундамента учитывается множество параметров:

  • характеристики грунта,
  • прогнозируемая нагрузка,
  • уровень расположения грунтовых вод.

Монолитный ленточный фундамент

: основные этапы проектирования

Перед началом строительства фундамента необходимо определиться с глубиной его залегания. Эта величина определяется для каждого конкретного участка. Бурение шурфа на глубину 2,5 метра дает возможность узнать состав грунта, его качество, уровень расположения грунтовых вод, глубину промерзания.

Основным фактором является пучинистость грунта. На непучинистых грунтах устройство ленточного монолитного фундамента может производиться на любой глубине, превышающей 500 мм.

На пучинистых грунтах определить требуемую глубину заложения фундамента сложнее, поскольку следует учитывать ряд дополнительных факторов:

  • При залегании грунтовых вод более 2 м норма расположения фундамента приравнивается к норме для непучинистых грунтов.
  • Если воды залегают выше двух метров, то толщина фундамента должна быть равна величине равной трем четвертям глубины промерзания, но не менее чем на 700 мм.
  • Если подземные воды расположены выше этой отметки (3/4 глубины промерзания), то глубина закладки фундамента должна быть равна расчетной высоте замерзания.

После определения глубины заложения ленты расчет монолитного ленточного фундамента продолжают выбором материалов, которыми могут быть железобетон, бут или бетон в сочетании с бутом.

Фундаменты такого типа могут выполняться не только монолитными.  В некоторых случаях устраивают ленточный сборно-монолитный фундамент, состоящий из железобетонных плит.

Для определения ширины ленты необходимо знать величину нагрузки всего сооружения на основание. Для этого подсчитывается вес всех элементов: крыши, стен, окон, дверей. При строительстве гаража необходимо учитывать также вес автомобилей, которые будут находиться в помещении.

Совокупная площадь поверхности фундамента рассчитывается по формуле:

S = P/R

В данной формуле P – суммарная нагрузка, которая определяется по стандартным таблицам для всех частей конструкции. R – сопротивление грунта, которое также определяется по таблицам.

Исходя из общей площади и суммы длин фундамента, легко можно рассчитать ширину ленты.

При строительстве ленточного фундамента на склоне рельеф местности компенсируется ступенчатым сооружением основания от  низины к возвышенности.

Как сделать ленточный монолитный фундамент

Перед закладкой фундамента, согласно составленному плану, роют траншею, уделяя внимание прочности ее стенок. Несыпучие грунты дают возможность использовать стенки траншеи в качестве естественной опалубки.

Траншеи, устраиваемые для закладки мелкозаглубленного фундамента, обязательно предохраняют от попадания воды, для чего выброс грунта осуществляют на нагорную сторону. Выбор грунта начинают с пониженных зон участка. При необходимости устраивают систему водоотвода.

В траншеи, которые копают для заглубленного фундамента, должны сразу устанавливаться укрепляющие элементы – щиты с распорками, стойки. На глинистых грунтах в траншеи как можно скорее нужно устанавливать опалубку. Фундаментные работы на значительной глубине могут вестись с перестановкой щитов опалубки.

Если для фундамента будет использоваться бут, то камни подбираются по размерам и укладываются на раствор. Если фундамент бутобетонный, то камни послойно погружаются в бетонную смесь без сортировки.

Если бетонирование прерывается более чем на шесть часов, то верхний ряд камней должен быть залит наполовину.

Работы возобновляют смесью, имеющей консистенцию, достаточную для утапливания камней без трамбовки.

Армирование монолитного фундамента, как правило, осуществляют с помощью прутов 10-12 мм. Но для каждого сооружения диаметр арматуры рассчитывается индивидуально. Вертикальная и горизонтальная арматура защищает основание дома от изгиба, продавливания и случайных нагрузок, которые могут возникнуть из-за сезонного колебания грунта.

Узел монолитного фундамента – стык двух лент – нуждается в дополнительном усилении. Арматурные прутья следует укладывать на расстоянии 50-70 мм от поверхности фундамента.

Укрепление существующего ленточного фундамента

Локальные пучинистые явления могут вызвать наклон уже эксплуатируемого сооружения в одну сторону, что приводит к появлению трещин в ленточном фундаменте. Для уравновешивания действия подъемных сил необходимо произвести усиление монолитных фундаментов, требующее грамотного подхода.

Работы проводят с накренившейся стороны, которую разбивают на участки до 2 метров.

Последовательность работ по усилению:

  • Роется траншея для первого элемента усиления глубиной, превышающей на толщину песчаной подушки глубину существующего фундамента. Ширина траншеи равна или несколько больше действующего основания.
  • В фундаменте пробуривают шпуры для арматурных стержней, которые соединят старое основание с новым, и делают штробы.

Штробление поверхности фундамента обеспечит ее лучшее сцепление с раствором.

  • Укрепляющий элемент армируют, прутья, входящие в старое основание, цементируют.
  • Устанавливают опалубку и заливают бетонной смесью первый усиливающий элемент.
  • К изготовлению других укрепляющих элементов приступают после набора бетоном 70% проектной прочности. В единую систему они, впоследствии, объединяются благодаря выпускам арматурных стержней, оставляемых в каждом элементе.

Проблемы с фундаментом, вызванные наличием высоких грунтовых вод, вымывающих грунт из-под фундамента, решают с помощью устройства дренажной системы. Если фундамент пострадал и наблюдается его крошение, то верхние слои убирают, замазывают цементным молочком, затем тщательно гидроизолируют.

Облегчить задачу самостоятельного возведения ленточного фундамента помогут специальные программы, которые определят параметры основы здания, исходя из характеристики грунта участка и самого сооружения.

Не удается найти страницу | Autodesk Knowledge Network

(* {{l10n_strings.REQUIRED_FIELD}})

{{l10n_strings.CREATE_NEW_COLLECTION}}*

{{l10n_strings.ADD_COLLECTION_DESCRIPTION}}

{{l10n_strings. COLLECTION_DESCRIPTION}}
{{addToCollection.description.length}}/500

{{l10n_strings.TAGS}}
{{$item}}

{{l10n_strings.PRODUCTS}}

{{l10n_strings.DRAG_TEXT}}

 

{{l10n_strings.DRAG_TEXT_HELP}}

{{l10n_strings.LANGUAGE}}
{{$select.selected.display}}

{{article.content_lang.display}}

{{l10n_strings. AUTHOR}}

 

{{l10n_strings.AUTHOR_TOOLTIP_TEXT}}

{{$select.selected.display}}

{{l10n_strings.CREATE_AND_ADD_TO_COLLECTION_MODAL_BUTTON}}
{{l10n_strings.CREATE_A_COLLECTION_ERROR}}

проектирование, разметка и этапы строительства

Фундамент ленточный монолитный железобетонный выступает на сегодняшний день как самое распространенное решение для строительства частных домов. За многие десятилетия эксплуатации он хорошо зарекомендовал себя, поскольку достаточно прост в устройстве, не требует применения специального оборудования и особо сложных приспособлений.

Технология

Чтобы конструкция была прочной и надежной, необходимо соблюдать технологию.Он предусматривает создание проекта фундамента, рытье траншей, установку опалубки, укладку арматуры и работы по гидроизоляции. В целом ленточный фундамент представляет собой монолитную ленту из бетонного раствора, на которой возводятся несущие стены дома. Такая основа актуальна, если частный дом предлагается строить из материалов внушительной массы, среди которых следует отметить:

  • Шлакоблоки;
  • кирпич;
  • бетон;
  • камень.

Проект подвала может быть создан для зданий, в общих чертах это подвал, цокольный этаж или подземный гараж. Использовать такой вид основания можно и в том случае, если в доме будет чердак или тяжелое перекрытие. Обычно такой тип конструкции выбирают для регионов, где грунт преимущественно неоднородный. В целом ленточный фундамент подходит практически для всех типов грунта, кроме торфяников и просадочных грунтов.

Разновидности монолитных ленточных фундаментов

Ленточный монолитный железобетонный фундамент

представлен несколькими разновидностями, которые можно классифицировать по нескольким факторам, среди которых глубина залегания.Для массивных зданий из тяжелых строительных материалов применяют заглубленный фундамент, который располагается на глубине от 250 до 300 мм.

Закладывать такой фундамент необходимо ниже уровня промерзания грунта. Еще один вид ленточного фундамента – мелкозаглубленная конструкция, которая подходит для каркасных легких конструкций. Глубина в этом случае может быть равна пределу от 550 до 600 мм.

Подготовка материалов

Ленточный монолитный железобетонный фундамент возводится после подготовки некоторых инструментов и материалов.Среди последних следует отметить:

  • Рубероид;
  • Стальная проволока;
  • Арматура;
  • Саморезы или гвозди;
  • Щебень и песок;
  • бетон.

Монолитный железобетонный ленточный фундамент можно заливать самоприготовленным бетоном. Потребуется цемент марки М-400 или выше. Для раствора необходимо подготовить также щебень средней фракции, песок, гравий.

Составление проекта

Проект фундамента может вестись на основании данных, определяющих глубину залегания в зависимости от грунта.Например, в случае скального грунта глубина равна 200 мм, при этом нагрузка на грунт составит 20 кН/м 2 . Эти показатели справедливы для хозяйственных построек, бань и сараев. Нагрузка увеличится до 30 кН/м 2 , при этом глубина насыпи составит 300 мм, если это одноэтажный дачный дом с мансардой. Параметры будут 50 кН/м 2 и 500 мм соответственно, если планируется строительство двухэтажного коттеджа.

Трехэтажный особняк будет иметь фундамент, углубленный на 650 мм, при этом нагрузка составит 70 кН/м 2 .Если это территория, где преобладают суглинки или плотные глины, то глубина сваи для хозяйственной постройки составит 300 мм. Одноэтажный дачный дом или двухэтажный коттедж заглубляется в цокольный этаж на 350 мм и 600 мм соответственно. Трехэтажный особняк будет иметь фундамент, заглубленный на 850 мм.

При проектировании фундамента можно столкнуться со случаем, когда имеется мягкий песок или шлак. В первом случае глубина фундамента хозяйственной постройки составит 450 мм, во втором – 400 мм.Если планируется строительство одноэтажного загородного дома, то на мягком песке его основание следует осыпать на 650 мм. Илистый грунт в случае сарая или бани требует основания, которое углубляется на 650 мм. Торфяники требуют другого типа фундамента.

Расчет нагрузки на фундамент

Нагрузка на фундамент рассчитывается по нескольким параметрам. Для этого нужно знать площадь стен, вычисленную путем умножения высоты здания на периметр дома.Объем стен рассчитывается путем умножения площади на толщину. Важно определить и вес стен, умножив удельный вес материала на объем.

Определить площадь сторон фундамента можно путем умножения периметра на толщину. Удельная нагрузка на фундамент будет равна цифре, которая получится при делении веса стен на площадь всех сторон фундамента.

Ориентир

Устраивая ленточный фундамент под дом, на первом этапе необходимо сделать разметку.Участок перед этим очищается от мусора и посторонних предметов, с поверхности снимается верхний плодородный слой почвы, толщина которого равна предельной от 120 до 150 мм.

Если не позаботиться об устранении органических остатков, это может привести к возникновению нежелательных для подвалов процессов биологического разложения. На участке необходимо отметить углы с помощью колышков. Плавность их установки следует выяснить, проверив диагонали.При необходимости колышки можно переставлять. Между ними натянут крепкий шнур, по которому можно контролировать углы и определять направление подвала.

Перед тем, как приступить к возведению ленточного фундамента под дом, для обозначения углов можно использовать подготовленные деревянные детали в виде прямоугольников. Один из них устанавливается в нужной точке и закрепляется. На него необходимо привязать два шнура, взяв за основу расстояние ширины желоба. Протяните шнуры к следующему месту, где будет располагаться второй угол.К этому элементу крепятся удлиненные шнуры. Это позволит разметить 4 угла.

Если несущие стены будут располагаться также внутри здания, важно выполнить их разметку по той же технологии. После того, как все углы выставлены, вы должны проверить диагонали квадрата или прямоугольника. Они должны быть равными, это будет свидетельствовать о том, что углы выставлены правильно. Прежде чем делать фундамент, важно разметить территорию. По ходу шнура можно сделать присыпку сухой известью, это позволит понять направление ленты и выявить ошибки.После того, как планировка внутренних стен и контура завершена, нужно разместить фундамент под террасу, веранду или крыльцо.

Подготовка траншеи

Если вы задаетесь вопросом, как сделать фундамент, вам следует выкопать траншею по отмеченным линиям, заглубив грунт согласно проектным параметрам. Начинать рытье котлована следует с нижнего угла фундамента, это обеспечит разную глубину траншеи по всей длине.

Стены при выкапывании грунта надо стараться сделать вертикальными и ровными.При осыпании грунта в слабые места устанавливают временные подпорки. При работе на траншее следует периодически производить замеры уклона и глубины. Если фундамент должен располагаться на уклоне, дно траншеи должно иметь равномерную глубину по периметру. Иногда в доме есть камин, печь или другое кирпичное сооружение. Важно на этом этапе позаботиться о фундаменте для таких конструкций.

Подготовка дна

Строительство фундамента дома обязательно предполагает подготовку дна.Он насыпает подушку из песка, толщина которой будет предельной от 150 до 200 мм. Песок следует уплотнить. Такая подготовка позволит перераспределить нагрузки от массы здания на готовый фундамент. Этот прием особенно важен, если строительство ведется на неустойчивых грунтах.

Засыпку лучше делать в три приема, толщина каждого слоя должна быть 50 мм. Песок хорошо утрамбовывается и смачивается водой. Кровлю покрывают рубероидом, который защитит ее от эрозии и не даст цементному молоку впитаться в котлован. Рубероид также выполняет роль гидроизоляции подземной части подвала. Материал следует довести до стенок траншеи примерно на 150 мм.

Установка опалубки

В траншее должна быть установлена ​​опалубка из досок, которые демонтируются после застывания бетона. Эту часть фундамента можно сделать несъемной, дополнительно утеплив основание. Если вы планируете использовать для этих целей доски, то нужно сбить щиты и установить их вертикально на днище.Над землей опалубку необходимо поднять на высоту, на которую предстоит поднять базовую часть, обычно этот параметр равен пределу от 350 до 400 мм.

Щиты между собой должны скрепляться поперечинами, а с внешних сторон должны опираться на блоки. Чтобы дощатые стенки не расходились при заливке бетоном, их обвивают стальной проволокой. Иногда в фундаменте имеются отверстия для прокладки коммуникаций, в этом случае отрезки трубы следует устанавливать в качестве прокладок между щитами.При установке деревянной конструкции важно периодически проверять ровность с помощью строительного уровня, иначе фундамент будет кривым и после застывания бетона потребует выравнивания. Готовую опалубку покрывают рубероидом и плотным полиэтиленом, который защитит поверхность досок. Закрепите пленку на торцах щитов.

После установки армирующей сетки, которая должна располагаться на некотором расстоянии от дна, следует приступить к заливке.Для удаления пузырьков воздуха из раствора можно использовать вибратор, поверхность будущей конструкции выравнивается на завершающем этапе и оставляется до момента высыхания. Периодически фундамент необходимо смачивать.

Заключение

Если вы не хотите строить сами, важно знать, какова цена за метр фундамента из монолитной железобетонной ленты. Заплатить потребителю необходимо 4700 руб. Для вышеуказанного объема работ.

Фундаменты для зданий из мешков с землей

В: Мне интересно, когда вы начинаете укладывать мешки, есть ли под ними нижний колонтитул или вы начинаете укладывать их прямо на землю? Кроме того, как глубоко вы копаете, чтобы начать их класть?

A: Мешки с землей не нуждаются в обычном фундаменте; вы можете заполнить первый или два ряда гравием, чтобы вода не просачивалась вверх. И вы можете вкопать первый ряд в землю на несколько дюймов, чтобы убедиться, что он хорошо «держится». Если ваша почва плохо дренируется и существует опасность морозного подъема, то рекомендуется выкопать более глубокую траншею из щебня и, возможно, установить французский дренаж, чтобы защититься от этого.

В: Можете ли вы дать мне информацию о типе нижнего колонтитула, который мне понадобится для здания из мешков с землей? А как насчет стены, если вы строите во влажном климате?

О: Существует несколько вариантов устройства фундамента для здания из мешков с землей, в зависимости от типа почвы и климата в вашей местности.Один из самых простых — сделать «бутовый траншейный фундамент», который описан здесь и здесь. Здесь описан морозозащищенный фундамент.

Потребность в стволовой стене больше зависит от конструкции здания, чем от климата; основы, описанные выше, будут хорошо работать во влажном климате.

В: Я заинтересован в строительстве дома из мешков с землей для моей матери и отчима, однако мы немного озадачены частью фундамента. Мы можем получить до 2 недель дождя сразу, а затем 2 месяца без дождя, почва довольно непредсказуема.Я предполагаю, что нам нужно будет построить фундамент, чтобы он не собирал воду, но должны ли мы копать ниже уровня земли и использовать небольшие камни в мешках для первых 3 рядов?

A: Я бы порекомендовал выкопать ниже уровня промерзания траншею шириной с мешки и заполнить ее достаточным количеством щебня или дренажной породы, чтобы первый ряд мешков был заглублен на несколько дюймов ниже уровня грунта. И да, заполнение первых нескольких рядов мешков гравием — хорошая идея, чтобы гарантировать, что влага не просочится вверх.Если кажется вероятным, что эта траншея из щебня будет наполняться водой во время проливных дождей, то следует использовать французскую дренажную систему, в которой перфорированная труба, встроенная в основание фундамента, может собирать воду и отводить ее в какое-нибудь «светлое» место вдали от строительство, может быть хорошей идеей.

Q : Пока я думал о ваших рекомендациях относительно стен из бутового основания/стены из мешков с песком, мне пришло в голову кое-что, что я хотел уточнить у вас. Вы упомянули, что лучше всего положить слой крупных (4 дюйма) камней на дно траншеи, а затем слой (слои) все более мелкого гравия, пока он не станет чуть выше уровня грунта, а затем начать укладывать мешки.Сначала я подумал, что это только для дренажа, но потом мне пришло в голову, что утрамбовывая эти слои, камни меньшего размера постепенно будут вклиниваться между камнями большего размера, тем самым стабилизируя и распределяя нагрузку как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскости. Это имеет смысл или я делаю вывод о чем-то, что не было задумано?

A : Я думаю, что вы абсолютно правы в своих рассуждениях о распределении заполнителя для фундамента… это то, чего хотела бы Мать-Природа.

Q : Если мешки для фундамента уложены на грубый каменный фундамент, вес стен не проколет мешки?

A : Возможно, округлая дренажная порода будет лучшим материалом для фундамента траншеи. Более гладкий гравий будет легче для мешков. Также я использовала два мешка (один внутри другого) на первом ряду. После того, как мешки упакованы на место, нагрузка на материал мешка минимальна.

Q: Я решил, что Earthbag/superadobe для меня.Я нашел инспектора по строительству на пенсии, который начертит мои планы для получения разрешения на строительство. Мне нужна информация о фонде.

A: Здания из мешков с землей на самом деле не нуждаются в непрерывном бетонном фундаменте, который требуется большинству других форм зданий, но, к сожалению, строительные нормы и правила вряд ли согласятся с этим. Здесь приведен пример простого фундамента из траншеи из щебня, который может помочь визуализировать один из методов. Ваш инспектор по строительству на пенсии должен быть в состоянии помочь вам определить, что разрешат власти.

В: Мне интересно, не могли бы вы сделать какие-нибудь комментарии по поводу фундамента. Я планирую использовать камни, найденные на участке или рядом с ним.

A: Хороший каменный фундамент должен хорошо подойти для конструкции из мешков с землей; просто убедитесь, что верхняя часть этой основы относительно гладкая, чтобы мешки не были проколоты.

C: Меня беспокоит долговечность наполненных гравием мешков, хотя… они имеют большой вес сверху.

R: Ключом к долговечности полипропиленовых пакетов является защита от УФ-излучения солнца, в противном случае они практически не поддаются разрушению.Вы можете прочитать о результатах нагрузочных испытаний на Testing/prismtest. И действительно, как только вы поместите мешки между двумя хорошими слоями штукатурки, они станут похожими на конструкционные изолированные панели, которые имеют мягкую внутреннюю сердцевину и жесткую оболочку… и это структурные элементы. Испытания показали, что даже стены из соломенных тюков, которые гниют внутри, часто остаются стоять из-за прочности штукатурки!

В: Какой фундамент нужен для подземного сооружения?

A: Основная проблема связана с возможным попаданием воды в конструкцию; сумки создают свою собственную основу. В зависимости от типа почвы, уровня грунтовых вод, уровня грунтовых вод и количества осадков может возникнуть необходимость создать французский водосток вокруг внешней стороны стены у подножия стены.

В: Я заметил в вашей рисовой стране, как вы не установили барьер из ила между своим нижним колонтитулом и внешней землей. Это потому что у вас не так много ила? Мы делаем. Для того, чтобы камни не заполнялись илом между ними, нужно ли класть иловую преграду?

A: Верно… мы строили на чистом песке. Я выкопал фундамент из щебня для Райсленда, думая, что это необходимо, но потом понял, что с этим песком, который так хорошо дренирует, в нем действительно нет необходимости, и мой большой дом я построил прямо на поверхности песка.С вашей почвой может быть хорошей идеей какой-нибудь барьер от ила.

В:

Я строю компостный туалет и хочу сделать это из мешков с землей. Рядом есть много большого камня, и я думаю, не использовать ли его до линии промерзания и выше на добрых три фута для стены ствола. Теперь я не уверен, что будет выгодно использовать камень или просто сделать фундамент из гравия и начать с мешков на уровне земли … просто пытаюсь использовать то, что здесь. Если я использую большой камень, интересно, смогу ли я сделать часть фундамента без цемента или арматуры?

А:

Для такого основания можно было использовать камень или мешки с землей.Я ожидаю, что мешки с землей будут легче и быстрее. Если вы используете камень, обычно кладут каменный фундамент на место, чтобы не было опасности соскальзывания или оседания позже … но арматура обычно не требуется, особенно для небольшой туалетной комнаты.

В: Я строю каркасный дом (30 на 40 футов) из подручных материалов. Я построил траншейный фундамент из щебня и хотел бы использовать мешки с землей, чтобы сформировать вертикальную балку для моей конструкции. Я читал на earthbagbuilding.com о подобном проекте, где «плоские деревянные подоконники прикрепляются к мешкам шипами, чтобы обеспечить основу для стен». Не подскажете, как плита порога крепится к мешкам с землей?

A: Простой способ закрепить плиту подоконника с помощью длинных отрезков полудюймовой арматуры, которые вбиваются в подоконник (с предварительно просверленными отверстиями) с интервалами примерно через каждые 3 или 4 фута. Чтобы сделать их еще более надежными, вы можете согнуть верхние несколько дюймов на 90 градусов и вбить их под разными углами, чтобы они не были вертикальными. Чтобы подоконник не отрывался от мешков, вы можете обернуть пакеты и подоконник прочной обвязочной лентой и закрепить его на месте, как это обычно делается со стенами из соломенных тюков.Для этого нужно подложить ленту под мешки до того, как они будут поставлены на место.

В: Мы хотели бы заполнить подземные мешки с землей камнями, чтобы избежать замерзания и оттаивания и морозного пучения. Вы согласны?

Принято считать, что на самом деле нужно вырыть «траншею из щебня» ниже уровня промерзания, чтобы избежать любой возможности морозного пучения. Необходимость в этом зависит от типа почвы и климатических условий на участке. Если у вас глинистые почвы или другие почвы, которые плохо дренируются или подвержены морозному пучению, то это хорошая идея.Вам не нужно использовать пакеты для этой основы; просто заполните траншею булыжником, а затем начните с мешков на уровне земли. В серии Riceland показано, как мы построили траншею из щебня в рамках этого проекта.

В: Меня интересует влияние расширяющихся грунтов на фундаментные системы, используемые при строительстве мешков с землей. Я бы подумал, что у куполов из мешков с землей будет достаточно возможностей для расширения / сжатия / подъема и падения вместе с почвой, на которую они опираются, но я с содроганием думаю, что произойдет, если дом из мешков с землей сдвинется достаточно, чтобы треснуть поверхностное покрытие.Опять же, я не знаю, каков ваш опыт, но мы обычно находим здесь родные почвы, которые расширяются и поднимаются на 3-4 дюйма или более, переходя от сухого состояния к насыщенному состоянию. Эти экспансивные глины могут делать ужасные вещи с фундаментами.

A: Лучшей гарантией устойчивости фундамента в расширяющихся глинах является создание траншеи из щебня с французским водостоком, который проходит ниже уровня промерзания и расширяющихся глин.

Если экспансивные глины намокают и вторгаются горизонтально во французский дренаж, возможно, сжимая мешки с песком, они могут подняться вверх из-за бокового давления.Я думаю, что лучше всего разместить мешки на бетонном основании;

в этом случае, будут ли мешки с песком соскальзывать наружу с основания без какого-либо выступа, чтобы их поймать?

Хотя экспансивные глины, безусловно, будут оказывать боковое давление, я сомневаюсь, что это неблагоприятно повлияет на мешки с землей, опирающиеся на настоящую траншею из щебня, из-за достаточного пространства между дренажной породой и вокруг нее. Я, конечно, никогда не слышал об этом случае. Если экспансивные глины действительно пучились, как вы предлагаете, то бетонный фундамент не будет решением, так как он тоже будет пучиться.

Если вы размещаете мешки с землей на бетонном фундаменте, вероятно, лучший способ соединить их с этим фундаментом — это оставить штифты арматуры поднятыми над бетоном, чтобы мешки могли быть проколоты штифтами при установке.

В: Мой вопрос о плите для патио, которую мы хотим закрыть, чтобы расширить наше жилое пространство. Код не проблема, поэтому мне было интересно, могу ли я просто просверлить несколько отверстий в плите, вставить в них арматуру и уложить первый ряд поверх арматуры? Я использую только мешки с землей в качестве стены для ствола и тюки соломы для всего остального.

A: Я думаю, что то, что вы предлагаете с привязыванием мешков с землей к существующей плите патио, должно работать очень хорошо.

Вопрос:

Я планирую сделать цилиндр мешка с землей со шлаком. Его диаметр составит около 5 метров. Он будет стоять на каменном фундаменте, уложенном на уступ/землю. Высота секции мешка с землей составит около 2 метров. Нужна ли мне какая-то особая обработка между камнем и первым рядом мешков?

A: Если ваш каменный фундамент поднимает мешки над уровнем земли, то между ним и мешками ничего не должно быть.

В: Можно ли положить шины на землю вместо опор, засыпать их гравием и начать укладывать сверху мешки с землей? Я видел, как строится круглое здание из мешков с землей в ролике на YouTube, которое, похоже, было сделано таким образом.

A: Да, я видел это видео на YouTube, и вы могли бы сделать то же самое, но я бы не рекомендовал его, потому что он создает гораздо больше работы, чем необходимо. Более простой фундамент можно сделать, выкопав и засыпав «траншею из щебня», а затем заполнив первые несколько рядов мешков гравием.Таким образом, у вас будет гарантированный дренаж (вы также можете разместить французский дренаж в основании траншеи, если это необходимо) и вам не придется иметь дело с контурами этих больших шин в основании дома.

В: Мой архитектор сомневается насчет фундамента с мешками с гравием. Он думает, что со временем из мешков высыплется гравий, если его не стабилизировать. И там я был бы без фонда. Вы можете это опровергнуть?

A: Камень в траншее из щебня ограничен самой траншеей.В мешках гравий в некоторой степени зависит от материала полиэтиленового мешка, который удерживает его на месте, и, если мешки хранить вдали от солнечного света, они не испортятся. Мы рекомендуем использовать два мешка (один внутри другого) для этих слоев гравия. Также с хорошей цементно-стабилизированной штукатуркой в ​​основании, в которую встроена сетка, есть вторичная защита от потери гравия. В качестве дополнительной меры предосторожности вы можете добавить немного цемента в виде раствора с упакованным в мешки гравием, чтобы даже при потере этих покрытий он не рассыпался.

Q: Я не очень разбираюсь в дренажных системах (французский дренаж) и хотел бы знать, как мне это сделать? Я знаю, что мне нужно опуститься ниже уровня промерзания, поэтому я должен заполнить траншею просто рыхлым камнем на 4 фута, а затем начать свои ряды?

A: Да, в основном это то, что вы должны сделать, хотя размер используемых камней может быть градуирован так, чтобы меньший заполнитель был ближе к вершине, чтобы сделать хорошую прочную и относительно гладкую основу для основания мешка. И первые несколько рядов мешков (двойных мешков) также можно заполнить гравием, чтобы он не просачивался дальше в стену.

Куда мне спустить канализацию?

Французский дренаж в идеале должен быть проведен на дневной свет где-нибудь на участке, где он будет питаться под действием силы тяжести. Или его можно было отнести в большой отстойник, заполненный булыжником.

В: Какой размер гравия НАИЛУЧШЕ использовать для нескольких слоев? Я хочу использовать размер, который будет хорошо уплотняться, как мелкий гравий, но будет лучше дренироваться, как крупный гравий, поэтому я не уверен.

A: Практически любой относительно свободный от мелких частиц гравий должен дренироваться достаточно хорошо.Я бы предложил что-то менее 1 дюйма минус

.

Будет ли это работать, если я просто выкопаю траншею из щебня примерно 1,5, 2 фута и начну чуть ниже уровня земли вместо 4 футов (степень промерзания) с первыми 3, 4 рядами стабилизированного грунта, гидроизолированными снаружи, и изоляционной юбкой вокруг периметр дома, чтобы предотвратить замерзание?

Да, фундаменты с защитой от промерзания неглубокого заложения доказали свою эффективность в устранении необходимости в глубоких фундаментах и ​​обеспечении лучшей теплозащиты дома.

Есть ли в моем концептуальном чертеже все необходимые элементы для нашего здания из мешков с землей, неглубокого фундамента с защитой от мороза, с траншеей глубиной 1,5 или 2 фута?

Ваш рисунок кажется мне идеальным!

В: Считаете ли вы, что в сейсмоопасной зоне необходима усиленная балка на уклоне?

A: Нет, я не уверен, что усиленная балка необходима для сейсмостойкости. Я думаю, что существует естественная устойчивость стен из мешков с землей, построенных из стандартных двух нитей колючей проволоки, проложенных между каждым рядом.Мы с Оуэном Гейгером обычно выступаем за использование траншей из щебня, при этом первые несколько рядов мешков заполняются гравием, а самый первый ряд заглубляется в землю ниже уровня земли. Мы не утверждаем, что вертикальные балки необходимы даже в сейсмически опасных зонах. Но мы не лицензированные инженеры.

В: Что касается удержания конструкции на плаву, я не знаю, вижу ли я причину для начала одного курса в землю/траншею с колючей проволокой между этим грунтовым курсом и более поздним надземным курсом. Я бы подумал, что это уравновесит идеологию «плавающей системы», поскольку она втыкается в землю, верно?

A: Ну, я не запирал дом, который врыл в землю, и не уверен, что это абсолютно необходимо; эту идею придумал Оуэн, и я согласился с ней, потому что не думал, что это принесет какой-то вред. Это интересный вопрос. В некоторых случаях я думаю, что ключ может помочь сохранить стену неповрежденной, поскольку вероятность того, что она сдвинется таким образом, что нарушит целостность стены, будет меньше.С другой стороны, прикрепление конструкции к земле может привести к тому, что ее части рассыплются, чего не произошло бы, если бы вся конструкция могла больше двигаться как монолитное целое. Бьюсь об заклад, любой из этих пейзажей может произойти. Это область, в которой мы действительно могли бы использовать некоторые научные тесты, чтобы лучше понять.

В: Насколько глубоко нужно закладывать фундамент?

A: Спуститься ниже вашей местной линии промерзания — хорошая идея, но сам фундамент может быть заполнен гравием, поэтому, если ваша почва хорошо дренируется, вы можете обойтись меньшими средствами. В любом случае я бы предложил фундамент глубиной не менее 1 фута.

В: Есть ли способ обойти заполненную гравием систему траншей для домов из мешков с землей? Мой домашний участок на купленной земле имеет очень каменистую местность.

О: Все зависит от климата и дренируемости почвы. Фундаменты должны не только не допускать попадания воды в конструкцию стены, но и не допускать вздутия из-за промерзания грунта. Поэтому, если глубина промерзания составляет всего несколько дюймов, а почва очень хорошо дренируется, то можно обойтись и без траншейного фундамента из щебня.

В: У меня вопрос по поводу фундамента для моего дома из мешков с землей, который в настоящее время находится на первой стадии строительства. Предложенный вами метод двойного заполнения первых нескольких рядов и заполнения их гравием (установленный поверх гравийной траншеи) очень прост и элегантен. Я разделяю некоторые опасения, которые я видел на этом сайте по поводу заполненных гравием мешков, полностью полагающихся на структурную целостность мешков. У меня нет оснований полагать, что двойные мешки когда-нибудь выйдут из строя, но мне кажется немного прискорбным, что, хотя остальная часть дома не будет полагаться на мешки, скрепляющиеся вместе из-за того, что земля застынет в кирпичи, самые важные ряды не будет иметь одинаковых свойств.

A: В защиту фундаментов из мешков с гравием я мог бы добавить, что для этого потребуется сильно запущенный дом, которому позволили разрушиться до такой степени, что гравий начал вытекать из мешков для фундамента. Обычно хорошо стабилизированная штукатурка со встроенной сеткой покрывает обе стороны фундамента, и этот слой также должен отпасть, прежде чем гравий сможет отделиться. Любой дом, которому разрешено дойти до этой точки, будет уязвим для разрушения, независимо от типа конструкции.

В: При сооружении подземной/заземленной/земляной конструкции (все стены из мешков с землей) необходимы ли траншеи в качестве фундамента для всех стен, включая внутренние стены? Если это под землей, нужно ли вообще делать траншеи?

О: От вашего климата, почвы и глубины зависит, нужны ли вам траншеи или нет. Фундамент из траншей из щебня выполняет две функции: не дает воде просачиваться в стены и не дает морозу вздымать эти стены зимой. Поэтому вам нужно копать ниже глубины промерзания в вашем регионе, чтобы избежать пучения.Некоторые почвы очень хорошо дренируются (например, песок), поэтому вода в любом случае не имеет тенденции скапливаться, и в этом случае вы можете обойтись без траншеи для щебня. Или в некоторых очень засушливых климатических условиях проникновение воды не является проблемой. Внутренние стены обычно менее важны, потому что они защищены внешними стенами, но если у вас высокий уровень грунтовых вод, то прокладка траншей для внутренних стен также является хорошей идеей.

В: Мы рассматриваем строительство на севере Техаса на почве из красной глины. Нужно ли для этого что-то особенное из-за сильного вздутия и сжатия, которое здесь происходит? Кроме того, эта почва остается влажной в сезон дождей и очень сухой в летние месяцы.Есть ли что-то еще, что мы должны сделать для опор?

A: Стандартный фундамент, который мы предлагаем для этого, представляет собой траншею из щебня, вырытую ниже вашего уровня промерзания, с установленным французским водостоком, который направляет скопившуюся воду в какое-то светлое место вдали от дома. Затем первые несколько рядов мешков можно заполнить гравием, чтобы влага не мигрировала в стену. В вашем случае, с такой экспансивной глиной, вы могли бы копать достаточно глубоко, чтобы избежать глины, если это возможно; если нет, сделайте траншею достаточно глубокой, чтобы почва не менялась так сильно в зависимости от влажного и сухого сезонов.

В: Мы с женой подумывали о строительстве небольшого склада/магазина во дворе, и мы думаем, что мешки с землей были бы интересным способом. Мы находимся рядом с «прудом» (зона удержания ливневых стоков в небольших городах), который выходит из берегов на пару дней в году. Район, который мы хотим, чтобы сарай был в этой пойме. «Наводнение составляет всего несколько дюймов стоячей воды. Мой вопрос в том, можно ли все еще делать мешок с землей на этом участке? Могут ли мои фундаментные мешки быть заполнены песком, и это предотвратит попадание воды? Если нет, периметр мешка с песком был бы достаточным. чтобы удержать несколько дюймов воды в страхе?

A: Да, я думаю, что мешки с землей были бы хорошим выбором для строительства в такой ситуации. Я бы сначала надстроил площадку, чтобы немного подняться, а затем сделал фундамент из щебня, чтобы поддержать первый ряд мешков. Я бы заполнил первые несколько рядов мешков гравием (двойные мешки), чтобы проникновение воды в верхнюю часть стены было маловероятным.

В: Если я собираюсь положить бетонную плиту под наши мешки с землей, чтобы построить складское помещение размером примерно 21 фут на 15 футов, какой толщины должен быть бетон, чтобы выдержать вес?

A: Для мешков с землей не обязательно нужен такой фундамент, поскольку обычно достаточно траншеи из щебня, которая обеспечивает лучший дренаж, но если вы хотите залить бетон, она, вероятно, должна быть около 6 дюймов.

В: Стремясь построить дом хотя бы частично под землей, я подумал о том, чтобы выкопать всю площадь дома на 2-3 фута и установить там мешки (используя 6-мил в качестве пароизоляции). Отменит ли это тогда необходимость в траншейном фундаменте из щебня? Я думаю, что это будет фундамент, за исключением того, что мы могли бы положить пол немного ниже уровня земли, чтобы повысить его изоляцию.

A: Конечно, углубление в землю на несколько футов поможет сохранить прохладу в доме.Это зависит от типа почвы, насколько хорошо она дренируется и сколько влаги может получить эта часть стены, нужен ли вам траншейный фундамент из щебня или нет. Мешки в подземной части можно было бы заполнить гравием, и это предотвратило бы попадание воды в остальную часть стены, но влага все равно могла просочиться в пол под стеной. Безопаснее всего сделать фундамент из бутовой траншеи с французским водостоком, если это необходимо.

В: Со структурой из мешков с землей (квадратное здание против купольного здания) можно ли построить подземный подвал под строящимся одноэтажным домом?

A: Да, вы можете построить цокольный фундамент для одноэтажного дома с помощью мешков с землей, но он должен быть хорошо спроектирован, чтобы избежать каких-либо проблем с давлением окружающего грунта из-за его деформации.Это можно сделать с помощью надлежащей опоры в подвале или путем наклона стены подвала наружу, чтобы противодействовать этому давлению.

В: У меня есть несколько вопросов относительно строительства дома из мешков с землей в зонах землетрясений/оползней в Коста-Рике. Какой ребенок из базы лучше? Дома обычно строятся на бетонной плите, на твердой ровной поверхности или на чем-то еще? Я предполагаю, что поддержание дома на одном уровне сведет к минимуму ущерб/угрозу смерти при землетрясении, так как будет меньше щебня.

A: Я слышал разные мнения по этому поводу. Надер Халили, один из пионеров строительства из мешков с землей, утверждал, что свободно плавающий не закрепленный фундамент лучше всего подходит для предотвращения нагрузок, которые могут разорвать здание из мешков с землей, особенно купол. Набиль Таха, инженер-строитель, изложил здесь другой подход. Я согласен, что один уровень был бы безопаснее.

В: Мы приближаемся к строительству нашего дома из мешков с землей на Гавайях, но у нас еще осталось несколько вопросов. Во-первых, мы будем строить наш дом из мешков с землей на твердой лавовой скале, но не уверены, какой фундамент использовать. Должны ли мы класть мешки прямо на землю? Или копать траншею под фундамент? Должны ли стены крепиться к земле с помощью арматуры? Землетрясения, конечно, вызывают озабоченность, но я не уверен, хорошо это или плохо прикреплять стены к земле во время землетрясения. Кроме того, как вы думаете, будут ли проблемы со строительством на твердой скале, когда дело доходит до жизни во влажном климате?

О: Прочный каменный фундамент хорош настолько, насколько это возможно, поэтому я бы строил прямо на нем.Если вы хотите как-то выровнять его, это может быть предпочтительнее, но мешки могут падать прямо на землю. Я бы посоветовал заполнить первый или два ряда гравием, чтобы влага не просачивалась дальше в стену. Их не нужно прикреплять к земле с помощью арматуры. Надер Халили, один из создателей систем мешков с землей, предполагает, что плавучие фундаменты в любом случае могут быть лучше при землетрясении. Чтобы избежать проблем с влажностью, убедитесь, что дренаж таков, что вода естественным образом уходит из дома, что наружная штукатурка каким-то образом стабилизирована, а стены защищены широкими карнизами крыши.

В: Кажется, ведутся споры об использовании чистого гравия на некоторых или всех полях или смеси глины и гравия. На мой взгляд, мешок, наполненный гравием, обеспечивает лучшую влагостойкость в случае затекания, но незначительную прочность сцепления — если мешок выходит из строя, кажется, что фундамент уходит вместе с ним. Гравий, казалось бы, просто высыпается. В сценарии с гравием/глиной глина должна «застыть» и стать гораздо более жестким строительным блоком, но вероятность впитывания влаги намного выше.Тем не менее, я предполагаю, что при правильной планировке и конструкции траншеи (и надлежащей защите самих мешков от прямого попадания влаги) влаги не должно быть много… разве не в этом весь смысл траншеи для щебня? ? Что Вы думаете об этом? Были ли у вас истории неудач в любом из сценариев?

A: Похоже, вы все хорошо обдумали, и я согласен с большей частью вашего анализа. Обычно мы рекомендуем использовать прямой гравий в первых двух слоях (один из них находится немного ниже уровня грунта в виде носка в землю), в основном для того, чтобы гарантировать, что влага не попадет в стену над ним. Целостность мешков является основной проблемой при этом, и чтобы решить эту проблему, мы рекомендуем использовать двойные мешки (один внутри другого) для этих мешков с гравием и, конечно же, очень стабильную штукатурку, армированную сеткой с обеих сторон. Даже с мешками, заполненными глиной и гравием на этом уровне, все еще существует вероятность отказа, потому что, если глина пропитается, она также может сплющиться или просочиться. Если вы выберете этот вариант, я предлагаю использовать влагозащитный барьер поверх него, чтобы избежать возможных проблем с впитыванием.

В: Мы ищем подходящий проект, который включает в себя приподнятую платформу в качестве передней веранды с видом на водопой. Слоны являются постоянными посетителями, поэтому она должна быть прочной, но нам нравится идея построить платформу на сваях, а не сплошные стены, сделанные из мешков с песком. Знаете ли вы о каких-либо планах домов из мешков с песком, в которых используются сваи? И обеспечивают ли сваи достаточную поддержку, чтобы построить на них часть дома из мешков с песком?

A: Что касается строительства дома из мешков с землей на сваях, я уверен, что это можно сделать с помощью очень прочной системы платформ, но это не очень хорошая идея. Было бы намного лучше просто построить фундамент из мешков с землей для террасы и дома.

В: Мы хотим построить несколько юрт (мы хотим создать что-то вроде духовного убежища, чтобы сблизить людей с землей и отключиться от сети) в Белизе. Мы хотим построить небольшие юрты, возможно, от 16 до 20 футов, может быть, три или четыре, плюс наши собственные. Мы будем ставить юрты на палубы. Вот тут-то и возникают мои вопросы: при проливных дождях и расположении в районе, где с одной стороны находится Карибский океан, а с другой — джунгли, возможно ли использовать мешки с землей в качестве основного основания для укладки настила? Юрты, очевидно, не будут весить много (за исключением нашей, которая будет нашим постоянным домом), но мы хотим построить достаточно большие палубы, чтобы вместить юрты плюс небольшую переднюю палубу.Второй вопрос: что там с почвой? Если почва песчаная/быстросохнущая, то все должно быть в порядке, верно? Но разве это не заставит сумки сместиться/утонуть?

A: Мешки с землей хорошо служат в качестве основы для многих различных стеновых систем, и традиционные юрты не будут исключением. Круглые стены или фундаменты самые прочные из всех, что также является плюсом для юрт. На самом деле, вы можете построить всю стену юрты из мешков с землей, как круглые дома, если хотите. Что касается хорошо дренируемой или песчаной почвы, то она, как правило, удивительно устойчива и не будет сильно сжиматься под действием веса.Но если есть какие-то вопросы, то целесообразно использовать бутовый траншейный фундамент. Когда я строил комплекс куполов в Мирной долине, он стоял на чистом песке и ничуть не изменился за почти два десятилетия.

В: Мне очень трудно понять, нужна ли нам балка уровня. Мы находимся в Карибском бассейне, который подвержен сейсмическим воздействиям и, очевидно, имеет много ураганов и т. д. Я получаю противоречивые советы о том, повысит или уменьшит ли наклонная балка пригодность в этих регионах.Что вы думаете?

A: Во всех технических спецификациях конструкции мешков с землей, одобренных нормами, действительно указана балка на уровне земли, поэтому чиновникам, занимающимся строительством, это может быть более удобно. Это частично зависит от других аспектов того, как здание может быть стабилизировано или укреплено. Некоторые системы показывают арматуру, охватывающую всю стену, залитую бетоном сверху и снизу. Я не уверен, что это необходимо, учитывая, что многие здания из мешков с землей пережили землетрясения без балок. Нам действительно нужны мои контролируемые тесты, чтобы выяснить, что лучше.

В: Я подумываю о строительстве непрерывного фундамента из мешков с землей для юрты, заглубленной в склон холма, что в конечном итоге даст мне двухэтажное строение. Я живу в довольно холодном климате (зона 4, в ВТ) и подумываю об утеплении, в частности перлите. Рекомендуете ли вы смешивать перлит с выбранным мной наполнителем (дорожной смесью) и в каком соотношении, или я должен полностью использовать перлит? Будет ли система непрерывного мешка работать с перлитом или просеянным гравием для несущего фундамента, или наполнитель должен быть из материала, который даст мне более монолитную структуру?

A: Для лучшей изоляции вы не должны ничего смешивать с перлитом, так как все пустоты между заполнителями перлита также обеспечивают изоляцию. Я никогда не работал с перлитом, поэтому не уверен, что он сильно уплотнится под такой нагрузкой. Вам определенно понадобится здоровенная балка наверху стены подвала, чтобы равномерно распределить нагрузку. Помогает то, что структура будет круглой или почти круглой, так как это очень устойчивая форма. Система непрерывного мешка должна хорошо работать с вашим проектом. Я предлагаю первый или два курса сделать из гравия, а затем переключиться на перлит. Обязательно используйте хороший гидроизоляционный слой между стеной и любой насыпью.

В: Я живу в горах далекого Западного Техаса на высоте 5000 футов и хотел бы наполнить свои мешки с землей красной лавой. Вы бы порекомендовали также использовать лавовый камень в фундаменте траншеи из щебня, или мне следует переключиться на гравий для этого?

A: Я не думаю, что шлак в качестве щебня для вашей траншеи был бы идеальным. Он имеет тенденцию удерживать влагу больше, чем обычный гравий или булыжник, и, поскольку цель траншеи — рассеивать влагу, я бы не рекомендовал ее.

В: У большинства жителей Доминики остался стандартный бетонный фундамент там, где после урагана стояли деревянные дома. Можно ли строить с мешками с землей поверх этого фундамента или отсоединение от земли серьезно повлияет на устойчивость дома?

A: Вы можете строить из мешков с землей на существующем фундаменте, если он прочный и по крайней мере достаточно широкий, чтобы выдержать полную ширину мешков.

В: Если бы мы добавили шлак в мешки для фундамента, это был бы вместо гравия или смешанный с ним?

A: Это было бы вместо гравия, чтобы получить лучшую изоляцию.

Будем ли мы по-прежнему использовать гравий в траншеях или будет полезен шлак? или недостаточно стойкий?

Гравий лучше всего использовать в траншеях для отвода большей части воды.

Q: Есть ли что-то особенное, что нужно сделать между слоем земляного мешка и сырцовым кирпичом, например? Или выровненный слой достаточно хорош, чтобы начать класть?

A: Мешки, заполненные гравием, просто должны быть выровнены и хорошо утрамбованы, и, конечно же, покрыты стабилизированным гипсом с сеткой. Я также рекомендую двойную упаковку (один внутри другого для стен фундамента).

В: Меня интересует использование мешков с землей в тропическом климате. Обычно земля глинистая и подвержена большому количеству осадков. Почти каждое строение, которое я видел, было построено на сваях, вероятно, из-за большого количества воды и наводнений. Я понимаю, что можно использовать земляные мешки с гравийным фундаментом плюс французские дрены — но будет ли этого достаточно — надо принять во внимание, что местные жители используют сваи не зря! Я рассматривал возможность использования бетонных свай с бетонным основанием (армированным арматурой) в качестве пола высотой 7 футов в верхней части свай.

A: Обычай строить на приподнятых сваях может иметь несколько причин, включая лучшую вентиляцию (ветер), борьбу с потенциальными тварями, предотвращение гниения уязвимых материалов от сырости, а также упомянутый вами дренаж. Я никогда не слышал о том, чтобы кто-то строил с помощью мешков с землей на приподнятой платформе, вероятно, из-за дополнительных расходов и отсутствия необходимости, но я полагаю, что если приподнятая платформа достаточно хорошо спроектирована, это можно сделать.

Я действительно думаю, что в большинстве случаев хорошо сделанная траншея из щебня с французским водостоком, хороший уклон вокруг конструкции для естественного дренажа и большие карнизы крыши могут избежать проблем с дренажем.Также возможно поднять внутренний пол с дополнительной дренажной способностью, так что стены и пол конструкции начинаются намного выше основного уровня.

В: Можно ли построить пол с приподнятыми стойками и нижним колонтитулом, и если да, то как мне интегрировать его в стены и что мне нужно сделать, чтобы получить доступ к нижней части дома, чтобы провести более традиционную сантехнику?

A: Вы можете создать платформу с фальшполом в здании из мешков с землей, используя деревянные балки, которые опираются на деревянную или бетонную связующую балку, размещенную поверх стволовой стены из мешков с землей.

Итак, использовать первые 2 или 3 наполненных гравием мешка для поддержки деревянного каркасного пола? Тогда начнем мою следующую серию сумок поверх этого?

Вам нужно несколько рядов мешков с гравием у основания, чтобы гарантировать, что вода не затекает вверх. Выше может быть обычная заливка, которую вы планируете использовать. Высота стволовой стены зависит от того, сколько места под дом вы хотите подползти, но я бы не стал скупиться на этом, так как кому-то нужно будет заходить под нее для работы. Проще и дешевле просто разместить всю необходимую сантехнику под землей, а над ней сделать пол в виде плиты.

Мне нужно иметь хотя бы одну точку доступа; как бы я сделал это, не ставя под угрозу поддержку и стабильность этой конкретной стены или области?

Доступ к пространству для обхода должен иметь здоровенный заголовок над ним, чтобы иметь возможность поддерживать всех тварей сверху.

Я работаю над концепцией альтернативного фундамента, предназначенного для дома из соломы из стоек и балок. Знакомы ли вы с фундаментами с защитой от мелкой заморозки? Вот дизайн углового вида, который я сделал с моей идеей.Это сделано не в масштабе. Я просто ищу любое стороннее мнение, потому что это кажется довольно новым подходом к SFPF, которые сами по себе являются альтернативой.

То, что вы здесь описали, кажется мне вполне работоспособной концепцией фундамента для вашего здания из столбов и балок/из тюков соломы. Типичный защищенный от замерзания фундамент опирается на изоляционную плиту, уложенную на расстоянии нескольких футов от периметра фундамента, что позволяет фундаменту быть намного более мелким, чем он мог бы быть в противном случае.Глубина фундамента действительно зависит от ожидаемого локального уровня промерзания. Ваша концепция должна работать практически в любой ситуации.

В: При траншейном фундаменте из щебня следует использовать только гравий в первых нескольких рядах. Просто обеспокоен тем, что только сумки являются единственной поддержкой.

A: Мы рекомендуем, чтобы первые несколько рядов мешков с землей были заполнены гравием, чтобы избежать просачивания воды в ряды выше этого. Он должен выступать не менее чем на 6 дюймов над уровнем земли и может опускаться ниже уровня земли, чтобы здание имело «носок» в земле.Я предлагаю упаковывать эти мешки с гравием в двойные мешки (один мешок внутри другого) для более надежного сдерживания с течением времени. Защита периметра на уровне земли более крупными камнями также может помочь сохранить эту территорию после нанесения хорошей стабилизированной штукатурки.

В: Я хочу с умом относиться к фундаменту, который я строю, и быть готовым к увеличению влажности, которое SW неизбежно увидит в будущем. Я читал о земле, стабилизированной известью, для стен фундамента / ствола, и мне любопытно, что вы думаете об этом.

A: Я думаю, это зависит от обстоятельств, будет ли это лучшим выбором. Мы обычно рекомендуем траншейные фундаменты из щебня с первыми несколькими рядами мешков с землей, заполненных гравием, чтобы вода не просачивалась вверх. Кроме того, мешки можно стабилизировать, особенно если эта часть стены будет засыпана землей снаружи. Даже в этом случае между стенкой мешка и бермой должен быть прочный барьер для влаги. Это зависит от того, насколько хорошо дренирует почва в месте фундамента, следует ли устанавливать французский дренаж в траншее для щебня.

В: Я буду строить у реки и стараюсь быть осторожным на случай наводнения. Являются ли дома из мешков с землей устойчивыми к наводнениям, и если да, то существует ли особый способ строительства, чтобы предотвратить повреждение конструкции дома? Я думал сделать дом в высоком камне и бетонном фундаменте. Но звучит дорого. Мне было интересно, есть ли более экономичный способ построить высокий фундамент для домов из мешков с землей?

A: мешки с землей могут противостоять наводнениям лучше, чем многие другие методы строительства; в конце концов, мешки с песком — это лучшее решение для защиты от наводнений.Могут помочь стандартные фундаменты из мешков с землей, в которых используются траншеи из щебня, французские дренажи и начальные ряды мешков, заполненных гравием. Я бы посоветовал подняться со стеной из мешков с гравием, по крайней мере, такой же высоты, как ожидаемый уровень наводнения, и нарастить внутренний уровень пола до такой же высоты. Вероятно, это дешевле, чем высокий каменный и бетонный фундамент. Здесь показан один из примеров стволовой стены.

В: Наша собственность, расположенная недалеко от Ред-Ривер на границе Техаса и Оклахомы, состоит из суглинка и имеет очень хороший дренаж.Как вы думаете, мы могли бы отказаться от рытья траншеи и использовать дорожное основание и положить мешки с землей поверх дорожного основания для нашего периметра и внутренних стен?

A: Если почва дренируется так, как вы предполагаете, то траншея может и не понадобиться. Когда я построил свой дом из мешков с землей на высоте 8000 футов в Колорадо, почва представляла собой чистый песок, который естественным образом очень хорошо дренировался, и я начал строить стены из мешков прямо на поверхности, и с тех пор они никогда не вздымались и не сдвигались.

В: Насколько я понимаю, использование гравийной траншеи помогает распределить нагрузки; можно ли использовать несколько дюймов (скажем, 6 дюймов) гравийной траншеи без французского дренажа?

A: Конечно, пока гравий удерживается неглубокой траншеей, а почва хорошо дренируется.

И когда вы говорите, что содержите, вы имеете в виду облицовку траншеи геотекстильной тканью?

Это можно сделать, если почва настолько рыхлая, что гравий может выскользнуть из нее; в противном случае это не должно быть необходимо.

В: Допустим, я построил стену из ствола высотой 3 фута. Помещают ли мешки с землей поверх каменного фундамента/ствольной стены. Если это так, мне нужно сделать стенку стебля толще, чем мешки?

A: Мешки с землей могут служить собственным фундаментом, поэтому может не быть необходимости использовать цемент или камни для стены ствола, но если есть отдельная стена фундамента, она должна быть по крайней мере такой же ширины, как мешки.

В: Я обсуждаю планы куполов из мешков с землей с архитектором здесь, в Эквадоре. У него нет опыта работы с куполами. Он рекомендует строить дом на бетонном плитном фундаменте. А в том месте, где будут лежать мешки, он хочет подложить под него очень большие камни (например, траншею из щебня, но с более крупными камнями, чтобы сделать ее прочнее. Это хорошая идея? 

A: Похоже, ваш план должен сработать. Бетонная плита должна быть не менее 4 дюймов толщиной и 6 дюймов будет прочнее.

Я также читал, что бетон имеет свойство впитывать влагу. Если это так, будет ли что-то вроде раствора лучше, и будет ли он достаточно прочным?

Да, бетон может впитывать влагу, поэтому один из способов избежать проблем — использовать по крайней мере один ряд мешков, наполненных гравием, поверх бетона, чтобы эффективно остановить впитывание. В этом случае я предлагаю использовать один мешок внутри другого, чтобы увеличить прочность и получить очень хорошую штукатурку, армированную сеткой.

В: Я подумываю построить дом из мешков с землей и имею в виду пару участков земли.Один из них представляет собой просто травяное поле, а на другом есть дом, который придется снести. Если я выберу дом с домом, смогу ли я использовать бетонный фундамент и построить вокруг него мешок с землей?

A: Для мешков с землей требуется фундамент, ширина которого не меньше ширины самих мешков, или около 14 дюймов. Большинство фундаментов домов уже, поэтому это может быть проблематично.

В: На участке земли есть цементная подушка, и я хочу положить на нее круглый фундамент из мешков с землей (около 3 футов в высоту, может быть, 4 фута) с тюковой глыбой наверху и, возможно, живой крышей.Но! площадка представляет собой прямоугольник, поэтому я не могу копать, чтобы положить фундамент в траншею. Я думал пропустить фундамент и просто положить его прямо на плиту, но у нас здесь сильный снег, так что… наверное, это действительно плохая идея. Не нарушит ли устойчивость круглого дома (около 36 футов в поперечнике) и сделает ли он неустойчивым при землетрясении, если я положу мешки с землей (с крупным гравием и землей) поверх цементной плиты?

A: Я думаю, что структура, которую вы описываете, была бы достаточно устойчива в случае землетрясений.Проблема, которую я вижу при таком подходе, заключается в правильном дренаже вокруг стен разворота. Влага будет скапливаться на внешней открытой поверхности бетонной подушки и иметь тенденцию просачиваться сквозь стену. Должен быть хотя бы один ряд наполненных гравием мешков, чтобы влага не просачивалась вверх, но это позволило бы влаге мигрировать прямо во внутреннюю часть подушки… не очень хороший сценарий.

В: Мы строим дом из мешков с землей в Индии, и мы взяли цоколь
камень высотой в один фут, а затем укладка мешков сверху.Мне нужно разместить
колючая проволока под первыми сумками?

А: Я не думаю, что нужно прокладывать колючую проволоку между вашими
первый слой мешков и каменный фундамент. Должно быть достаточно
трение и вес, чтобы удерживать его на месте. Не было бы никакого вреда
ставьте там колючую проволоку, однако.

В: Я не уверен, выдержит ли земляной мешок вес бревенчатой ​​стены без деформации. Возможно бетонные опоры периодически, с мешками с землей, перекрывающими промежутки между опорами? Кроме того, вы рекомендуете стабилизировать наполнитель земляного мешка цементом или в этом нет необходимости?

A: Мешки с Землей прекрасно справляются с таким весом. Заполнение мешков с землей не нужно стабилизировать для ситуаций с вертикальными стенами, если в смеси достаточно глины, чтобы связать почву. Примерно 1 часть глины на 2 или 3 части песка хорошо работает.

В: У меня есть монолитная бетонная плита, которую я хотел бы использовать. Будет ли бетонная плита достаточно прочной, чтобы удержать конструкцию из мешков с землей? Чтение, которое я сделал, только у бутового фундамента.

A: Фундаменты из монолитных плит могут обеспечить адекватный фундамент для зданий из мешков с землей, особенно если они имеют утолщенный край, который обычно делается.Было бы важно убедиться, что влага направлена ​​​​в сторону от конструкции, чтобы не было проблем с дренажем.

В: Я собирался вкопать конструкцию из мешков с землей на несколько футов в землю и немного выкопать траншею из щебня для дренажа, так как у меня в основном глинистая почва. Однако я наткнулся на препятствие: я наткнулся на скалу, и раньше, чем моя идеальная глубина. Он неоднороден по всей яме, поэтому я хотел знать, есть ли способ по-прежнему строить типичные мешки с землей в тех местах, где почва все еще позволяет копать, и каким-то образом все еще строить поверх этой скалы? Разве наличие одного или двух однородных слоев не поставит под угрозу здание? И даже если нет, есть ли способ обеспечить дренаж над каменной частью?

A: Основная причина выкапывания грунта ниже уровня промерзания заключается в том, чтобы избежать промерзания фундамента, что особенно вероятно на глинистых грунтах. Если вы наткнетесь на твердую скалу до этой глубины, и скала опустится ниже глубины промерзания, то она не поднимется. В этом случае вы должны быть в состоянии начать свои фундаментные мешки с гравием прямо поверх этой скалы. В других местах вы можете подготовить фундамент из бутовой траншеи, как обычно, и, когда вы доберетесь до скалы, просто перепрыгните через нее.

Если я укладываю мешки прямо на скалу, даже с первыми двумя рядами гравия в мешках, есть ли необходимость в дополнительном рассмотрении, например, в установке французского дренажа?

Мешки с гравием на камне должны хорошо справляться с влагой.Французский дренаж должен быть засыпан гравием, так что это может быть или не быть практичным. Это будет зависеть от того, сколько влаги вы получаете и насколько хорошо дренирует окружающая почва.

Монолитные актуаторы из диэлектрического жидкокристаллического эластомера с программируемой формой

Характеристика DLCEA с одноосным выравниванием

Пленки LCE изготавливаются с помощью двухэтапного процесса, недавно разработанного некоторыми авторами ( 25 , 26 ). Вкратце, олигомер синтезируют перед изготовлением пленки LCE с помощью клик-реакции тиол-акрилата; обычный жидкокристаллический мономер, реагирующий с диакрилатом, удлиняется в результате присоединения по Михаэлю молекулы дитиолового линкера.Точное соотношение компонентов, выбор мономера и дитиолового линкера можно настроить для регулировки конкретных механических свойств конечной пленки LCE ( 26 , 27 ). Мы получили большие области хорошо упорядоченного одноосного LCE (рис. S1 и S2) с гигантской упругой анизотропией (рис. 1C). Во всех экспериментах мы приводили в действие ДЛХЭ при комнатной температуре и только в линейном режиме деформаций (рис. S3). Мы также можем локально запрограммировать поле директора LCE с помощью фотовыравнивания, чтобы создать пространственно запрограммированную командную поверхность и локально сориентировать директора LCE ( 28 ).Наконец, мы нанесли совместимые смазочные электроды на обе стороны пленки LCE для создания устройств DLCEA (рис. S4). Более подробную информацию можно найти в разделе «Материалы и методы». Чтобы охарактеризовать основные свойства DLCEA, мы сначала изготовили монодоменные, одноосно ориентированные пленки LCE. Электроды, покрытые одноосным DLCEA, позволяют одновременно измерять емкость и напряжение в зависимости от деформации, приложенной к пленке LCE (рис. 1C). Когда деформации ( u ) приложены параллельно директору, n||u , LCE более чем на порядок жестче, чем при приложении деформаций перпендикулярно директору, n u , что указывает на высокую степень упругой анизотропии.Точно так же разница в наклоне нормированной емкости между устройствами DLCEA с разной ориентацией директора указывает на анизотропию коэффициента Пуассона. Емкость DLCEA пропорциональна площади пленки, покрытой электродом, и обратно пропорциональна толщине пленки. Таким образом, анизотропия коэффициента Пуассона приводит к тому, что толщина и площадь пленки изменяются с разной скоростью в зависимости от направления деформации относительно поля директора LCE (рис. S5A). Используя упрощенную модель конечных элементов, мы обнаружили, что для большой упругой анизотропии данное максвелловское напряжение создает почти в два раза большую деформацию линейного расширения, наблюдаемую в изотропном материале с модулем, равным мягкому направлению (рис.С5Б). В других работах с аналогичной химией LCE наблюдалась одномерная (1D) поступательная кристалличность, что может объяснить особенно большую упругую анизотропию, наблюдаемую в этой работе ( 27 , 29 ). Затем мы охарактеризовали одноосные DLCEA в изометрии (постоянная деформация; рис. 2А) и изотонической (постоянная сила; рис. 2В) конфигурации. В изометрических тестах мы прикладывали начальные деформации к устройствам DLCEA и допускали период релаксации перед приложением высоких напряжений (рис.С6А). Из активного снижения напряжения мы наблюдаем два соотношения между деформацией, приложенным напряжением и активными напряжениями, которые соответствуют модели напряжения Максвелла, p es В 2 / d 2 , где В — приложенное напряжение, а d — толщина пленки ЛХЭ. Во-первых, срабатывание при больших начальных деформациях приводит к более высокому снижению активного номинального напряжения; изометрическая предварительная деформация приводит к утончению LCE и, таким образом, к более высокому максвелловскому напряжению для данного напряжения (рис.2А). При LCE оказывается, что дополнительная деформация утончает материал с достаточно высокой скоростью, чтобы компенсировать возрастающую восстанавливающую силу, так что заданное напряжение срабатывания приводит к большим активным напряжениям. Мы также наблюдаем, что для каждой фиксированной деформации снижение активного номинального напряжения во время изометрических испытаний увеличивается квадратично с увеличением напряжения (рис. S6B). При самых высоких испытанных напряжениях мы измерили снижение пикового активного номинального напряжения более чем на 50 кПа. Однако для устройства с директором n||u активные напряжения относительно намного меньше из-за гораздо большего модуля.При изометрической деформации DLCEA ведет себя как пружина переменной жесткости, и в случае n u , начальной деформации 5% и напряжения срабатывания 2 кВ максвелловское расширение LCE почти равно полностью компенсирует изометрическое напряжение, вызванное деформацией. Мы также провели изопотенциальные испытания, в которых DLCEA напрягается при постоянном напряжении. Эти тесты показывают ожидаемый ход срабатывания нагруженного DLCEA при подаче напряжения (рис.С7).

Рис. 2 Характеристика одноосного DLCEA демонстрирует возможности приводного устройства DLCEA.

( A ) Изометрические (постоянная деформация) испытания. Измеренное снижение активного номинального напряжения при различных начальных изометрических деформациях ( u ) для устройств в сборе с директором LCE n u и n u и фотография собранного устройства DLCEA с n 901 и . ( B ) Изотонические испытания (постоянная сила).), и эффективность. Фото предоставлено: Зои С. Дэвидсон. Затем мы берем тот же DLCEA и проводим изотонические испытания, подвешивая различные грузы к свободному концу DLCEA для создания постоянных сил нагрузки и начальных номинальных деформаций, и (рис. 2B и рис. С8). DLCEA в конфигурации n||u не демонстрируют заметной активной деформации при любой начальной нагрузке даже при самых высоких протестированных напряжениях из-за их значительно более высокого модуля упругости (видео S1). Тем не менее, ДЛЭА с конфигурацией n u демонстрируют быстрые активные деформации до 5% при приложении 3 кВ для самой большой испытанной нагрузки, 0.27 Н, что примерно в 790 раз превышает вес чистой пленки LCE (35 мг). Мы проводим изотонические сократительные тесты, резко разряжая взвешенные устройства DLCEA и фиксируя последующее движение с помощью высокоскоростного видео (рис. S8B и видео S2). С увеличением нагрузки и начальной деформации емкость АПЛЭА увеличивается, что видно по сдвинутым разрядным кривым на вставке к рис. 2Б. Во всех случаях время электрического разряда, составляющее примерно 1 мс, намного меньше времени, необходимого для сокращения DLCEA, в пределах 60 мс, что указывает на то, что система в настоящее время ограничена вязкоупругими свойствами LCE.Мы также наблюдали значительные потери вязкости в сокращениях, которые проявляются в продолжающемся ползучем сокращении после первоначальной упругой реакции (рис. S8B). На основе траектории сокращения DLCEA мы рассчитываем основные показатели производительности как для чисто эластичного отклика, так и для расширенного ползучего сокращения (рис. 2C и рис. S8C).

Активация сложной программируемой формы

Для достижения активации сложной формы LCE обычно функционируют путем программирования пространственно изменяющейся сократительной деформации в плоскости при нагревании выше фазового перехода.Однако механизм срабатывания ДЭ основан не на тепловом фазовом переходе, а создает деформации расширения в плоскости. Таким образом, граничные условия играют существенную роль в определении реализованного изменения формы ДЛХЭА. Чтобы лучше понять роль граничных условий в DLCEA, мы выполнили фундаментальную характеристику эффекта потери устойчивости, вызванного расширением эластомера между фиксированными границами (рис. 3, A и B, и фильм S3). Амплитуда потери устойчивости увеличивается с ростом напряжения и при 2.5 кВ создает внеплоскостные размахи более 1800% от толщины пленки LCE примерно 80 мкм, что соответствует линейной деформации примерно 5% (рис. 3C и рис. S9A). Скорость срабатывания является еще одной важной характеристикой для потенциальных приложений DLCEA. Мы применили синусоидально изменяющийся потенциал 1 кВ для измерения изменения амплитуды срабатывания в зависимости от приложенной частоты (рис. 3D и рис. S9B). Амплитуда срабатывания экспоненциально затухает с частотой, но все еще составляет ощутимые 50 мкм при 30 Гц и 1 кВ.

Рис. 3 Одноосная внеплоскостная потеря устойчивости DLCEA.

( A ) Off и ( B ) on состояния одноосного DLCEA устройства с фиксированным граничным условием. Расширение вдоль мягкого направления создает коробление вне плоскости, которое смещает тонкую нить, туго натянутую по поверхности. ( C ) Экспериментальное измерение потери устойчивости в зависимости от приложенного напряжения. ( D ) Амплитудно-частотная характеристика потери устойчивости одноосного ДЛЭП при 1 кВ. Амплитуда срабатывания 0,1 Гц составляет примерно 130 мкм.

Фото: Зои С. Дэвидсон.

Мы разработали пространственно изменяющиеся конфигурации режиссера LCE, чтобы продемонстрировать возможность предварительного программирования сложных паттернов в 2D с последующим электрическим приводом пленок в 3D-формы ( 11 , 25 ). В зависимости от запрограммированного поля директора пленка LCE выгибается из плоскости с локально положительной (рис. 4A) или отрицательной гауссовой кривизной (рис. 4B). Эти формы часто называют конусами и антиконусами, и теория, описывающая эту форму деформации в упругих средах, была ранее описана Модесом и др. ( 30 ). Мы понимаем эти изменения формы, рассматривая упрощенную модель анизотропного ДЭ, состоящего из жестких концентрических колец, встроенных в мягкий эластомер ( 31 ). Эти кольца предотвращают расширение вдоль колец, но допускают расширение в радиальном направлении, что приводит к разрушению и короблению вне плоскости. Аналогичный аргумент справедлив для радиальных жестких элементов. Двунаправленные красные стрелки на рис. 4 (А и В) указывают направления мягкого расширения. Мы создали пиксельный массив топологических дефектов путем пространственного программирования поляризации света с помощью шаблона линейных пленочных поляризаторов (рис.4C) для локальной ориентации директора LCE, как на рис. 4D. Директор образует решетку радиальных и азимутальных типов дефектов, которые при электрическом воздействии выгибаются из плоскости из-за несовместимых деформаций в плоскости (рис. 4E и фильм S4). Мы измерили высоту поверхности DLCEA в разряженном (0 В) и активированном (2, 5 кВ, рис. 4F) состояниях. Для этого мы стабильно удерживали устройство во включенном состоянии при напряжении 2,5 кВ более 3 часов при токе менее 1 мкА, что подтверждает его высокую стабильность и низкое энергопотребление.Локально-программированное изменение высоты и сопровождающее его формирование гауссовых кривизн хорошо видны по кольцевым следам, охватывающим дефект центрального радиального типа (рис. 4G). Внеплоскостное коробление создает разность высот от пика до пика более чем на 1600 мкм, что на 2000 % превышает исходную толщину пленки, составляющую примерно 80 мкм, что соответствует 22 % площади деформации. Правый нижний угол активированного DLCEA на рис. 4F показывает, что дефекты могут изгибаться как вверх, так и вниз.

Рис. 4 Пиксельный DLCEA.

Активация запрограммированной формы, например деформация узора лунок, возможна путем преобразования конфигурации директора в азимутально-радиальную решетку дефектов. ( A ) Азимутальные типы дефектов деформируются в конус с локально положительной гауссовой кривизной, а ( B ) радиальные типы дефектов деформируются в антиконус с локально отрицательной (седлообразной) гауссовой кривизной. В (A) и (B) двунаправленные красные стрелки указывают мягкое направление. ( C ) Дефекты моделируются с использованием пиксельной матрицы поляризационных пленок с разработанными локальными ориентациями.( D ) При просмотре через скрещенные поляризаторы изготовленная пленка LCE имеет пикселизированное одноосное выравнивание, обозначенное пунктирными белыми линиями, образуя решетку дефектов. ( E ) При заряде до 2,5 кВ наблюдается большая видимая деформация поверхности. ( F ) Карта высоты, измеренная профилометрией покрытого смазкой LCE, почти плоская без зарядки и варьируется более чем на 1,6 мм при зарядке до 2,5 кВ.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

*

*

*