Subgraus i subbases per a lloses de formigó

Un substrat ben compactat manté la construcció fora del fang i proporciona un suport uniforme de la llosa. Lippincott i Jacobs

El que es troba a sota de la llosa de formigó és fonamental per a un treball reeixit. Això no és diferent de la base d’un edifici. Per definició, una llosa sobre terra (o llosa sobre rasant) no pretén ser autoportant. El 'sistema de suport del sòl' que hi ha a sota hi és per recolzar la llosa.

QUÈ ÉS UNA SUBBASE / SUBGRADE '?

La terminologia que s’utilitza per als sistemes de suport del sòl, malauradament, no és del tot coherent, així que seguim les definicions de l’Institut Americà del Concret, començant per la part inferior:

com assecar les flors a casa

• Subgradar: és el sòl autòcton (o sòl millorat), generalment compactat
• Subbase: es tracta d’una capa de grava a la part superior de la subgradació
• Base (o recorregut de la base): es tracta de la capa de material situada a la part superior de la base inferior i directament a sota de la llosa

Trobeu contractistes de lloses i fonaments a prop meu

Una base base compactada manté els treballadors fora del fang. Xarxa de construcció d’eficiència energètica

L'única capa que és absolutament necessària és la subgradació: heu de tenir terra per col·locar una llosa a sobre. Si el sòl natural és relativament net i compactable, podeu posar-hi una llosa a sobre sense capes addicionals. Els problemes amb això són que el sòl pot no drenar bé i pot estar enfangat durant la construcció si es mulla, pot no compactar-se bé i pot ser difícil aconseguir-lo pla i amb el grau adequat. Normalment, la part superior de la subgradació s'ha de classificar a més o menys 1,5 polzades de l'elevació especificada.

Una subbase i un recorregut base, o tots dos, proporcionen diverses coses bones. Com més gruixuda sigui la subbase, més càrrega pot suportar la llosa, de manera que si hi haurà càrregues pesades a la llosa (com ara camions o elevadors), el dissenyador probablement especifiqui una base gruixuda. Una subbase també pot actuar com un trencament capil·lar, evitant que l'aigua surti de la capa freàtica fins a la llosa. El material de la base bàsica sol ser una grava de cost raonablement baix sense moltes multes.

El formigó triturat reciclat és una excel·lent font de material de base. El productor de formigó

Un recorregut base situat a la part superior de la subbase facilita l’accés al grau adequat i el pla. Si utilitzeu una mena de gargantilla de material més fi a la part superior de la base, donarà suport a la vostra gent i equip durant la col·locació de formigó. També mantindrà el gruix de la llosa uniforme, cosa que permetrà estalviar diners en formigó, la part més cara del sistema. Un recorregut de base plana també permetrà que la llosa llisqui fàcilment a mesura que es redueixi, reduint la contenció i el risc d’esquerdes a mesura que el formigó es contrau després de la col·locació (contracció per assecat).

Tota la base i el sistema base haurien de tenir com a mínim 4 polzades de gruix, més gruixut si l'enginyer creu que és necessari per a un suport adequat. El material base del recorregut, d'acord amb ACI 302, 'Construcció de sòls i lloses de formigó', hauria de ser 'farcit granular compactable, fàcil de retallar, que es mantingui estable i suporti el trànsit de la construcció' ACI 302 recomana materials amb un 10 a un 30% de fines (passant el tamís núm. 100) sense argila, llim ni materials orgànics. Els àrids fabricats funcionen bé: els àrids de formigó reciclat triturat també poden funcionar bé. Les toleràncies al recorregut base són de +0 polzades i menys 1 polzada per als pisos de classe 1 a 3 (pisos típics de baixa tolerància) o de +0 polzades i menys ¾ polzades per als pisos de tolerància més alta.

I EL SOL?

Un recorregut de base de sorra és fàcil de comprimir, però es pot enrotllar fàcilment durant la construcció. Església reformada lliure del riu Sud

El pes de la llosa i qualsevol cosa que hi ha al damunt acabarà sent suportat pel sòl. Quan s’excava un lloc de construcció, normalment es mou el sòl: es tallen taques altes i s’omplen taques baixes. Tot s'hauria de compactar abans de col·locar el formigó, la base inferior i la base.

El tipus de sòl determina què ha de passar abans de col·locar una llosa. Hi ha tres tipus bàsics de sòl i això és el que heu de saber sobre cadascun:

• Sòls orgànics , el que podríeu anomenar sòls superiors, és fantàstic al vostre jardí, però horrible sota una llosa. Els sòls orgànics no es poden compactar i s’han d’eliminar i substituir per un farciment compressible.
• Sòls granulats són sorra o grava. Podeu veure fàcilment les partícules individuals i l'aigua s'escola amb força facilitat. Igual que a la platja quan es fa un castell de sorra, si es pren un grapat humit de terra granulada i es fa una bola, tan bon punt s’assequi s’esmicolarà. Els sòls granulats tenen la major resistència al suport i es compacten fàcilment.
• Sòls cohesius són argiles. Si agafeu un grapat mullat, podeu enrotllar-lo en una corda igual que amb argila modeladora. Té una sensació de greix i suau entre els dits i les partícules individuals són massa petites per veure-les. Els sòls cohesius solen ser difícils de compactar i adopten una consistència dura com la roca quan estan secs, però tenen una resistència de suport inferior a la dels sòls granulars. Algunes argiles s’expandeixen quan es mullen i es redueixen quan s’assequen, cosa que les fa especialment difícils com a materials de degradació. La millor manera de combatre aquest problema és primer amb una bona compactació i després no deixar que es mullin (proporcionant drenatge). Però a mesura que el terra sota la llosa s’asseca amb el pas del temps, es reduirà i la llosa s’enfonsarà. Això no és un gran problema sempre que la llosa estigui aïllada de les bases i de les columnes i de qualsevol canonada que penetri a la llosa perquè es pugui assentar una mica i assentar-se uniformement. Sovint, amb argiles expansives, el millor enfocament és una llosa estructural que no suporti en absolut el sòl o una llosa post-tensada que floti sobre el sòl però que no es basi en ella per a un suport estructural.

La tensió posterior és sovint la millor solució per a una llosa en sòls pobres. El formigó de J.C.Escamilla

La majoria dels sòls naturals, per descomptat, són una barreja i, per tant, es caracteritzen pel tipus de material que predomina. La quantitat de pes que pot suportar el sòl abans de fallar és la seva capacitat portant, que normalment es dóna en lliures per peu quadrat. El disseny, però, es basa en la pressió del sòl permesa, que afegeix un factor de seguretat a la capacitat de suport final.

Vegem el pes que normalment ha de suportar el sòl de la subgrada. Una llosa de 6 polzades de gruix pesa aproximadament 75 lliures per peu quadrat. Segons el Codi Residencial Internacional, la càrrega viva (qualsevol cosa que no formi part de l’edifici en si) varia entre 20 i 60 lliures per peu quadrat (50 lliures per peu quadrat en un garatge). Això ens proporciona 125 lliures per peu quadrat perquè el sòl suporti. Un sòl sorrenc net pot tenir una pressió de sòl permesa de fins a 2.000 lliures per peu quadrat. Fins i tot un sòl pobre (llim o argila tova) podria tenir una pressió del sòl permesa de 400 lliures per peu quadrat.

Podem veure llavors que la pressió del sòl permesa per a una llosa poques vegades és un problema. No obstant això, hi ha una necessitat de suport uniforme perquè si una part de la llosa s’assenta més que una altra, és llavors quan ens doblegem a la llosa, i potencialment s’esquerda i s’assenta diferencialment. És important saber quines zones s'han tallat i quines farcides; assegureu-vos que les zones de farciment estiguin ben compactades. De fet, qualsevol sòl que s’hagi molestat durant l’excavació s’ha de compactar.

SUPORT UNIFORM

La clau del sistema de suport del sòl és un suport uniforme en lloc d’un suport fort. És clar, ha de ser capaç de suportar la llosa i, a la majoria de terrenys, no és un gran problema, almenys a la meitat de la llosa, ja que la càrrega es reparteix per tanta àrea. Un bon suport fort a les vores i a qualsevol articulació pot ser una qüestió diferent: per evitar esquerdes i espatllades de les articulacions, hem de recolzar la llosa en aquells llocs on es pugui comportar com un voladís i inclinar-se cap a la base inferior. Però amb una bona base de dades tampoc realment és un gran problema.

Què passa amb una llosa de formigó si el suport no és uniforme?

El formigó és molt fort en compressió i no tan fort en tensió. En una llosa, sovint es crea tensió mitjançant la flexió. Quan un tros de formigó es dobla, es troba en compressió per un costat i tensió per l’altre costat. Una llosa de formigó es pot doblar còncava cap amunt (com un somriure) si el subgradament té un punt suau al centre, posant la part inferior en tensió. Pot inclinar-se (com un arrufament del cap) a les vores lliures o a les articulacions, posant la part superior en tensió. Per tant, si tota la llosa de formigó no es recolza des de baix, mitjançant el 'sistema de suport del sòl', es doblarà més fàcilment i probablement es trenqui.

Per què el subgradament i la subbase permeten que el formigó es mogui en absolut, no hauria de ser completament rígid?

El fet és que qualsevol recorregut de sòl o de grava es comprimirà si la càrrega és prou elevada, tret que la llosa es col·loqui sobre roca sòlida. I en certa manera, això és bo, perquè les lloses s’arrissen i, si la base pot desviar-se una mica, pot continuar oferint suport per a la llosa fins i tot quan s’arrossega. Però si no proporciona un suport uniforme, si la llosa ha de superar els punts suaus, la llosa probablement es trencarà. Ni tan sols cal que hi hagi molta càrrega a la llosa; el seu propi pes sol ser suficient, ja que una llosa de grau no sol dissenyar-se ni per carregar la càrrega morta. I quan s’esquerda, aquesta esquerda anirà fins a la llosa. Si el suport per sota de les lloses és prou dolent, podeu obtenir un assentament diferencial a través de l’esquerda que deixa un fort desafortunat i un propietari molt infeliç.

Després de la compactació, es pot provar la densitat del sòl amb equips de proves nuclears. Bechtel

COM AFECTA EL DISSENY DE LA LLAMA?

Fem tot aquest esforç per aconseguir el sistema de suport del sòl adequat i amb el que acabem és un valor d’entrada únic per al disseny de la llosa. El valor més utilitzat és el mòdul de reacció de subgraduació, a . Aquest valor no està directament relacionat amb la capacitat de suport i a no indica al dissenyador si hi ha sòl compressible o expansiu. El que fa és indicar la rigidesa de la subbase / subgradació sobre petites deflexions (aproximadament 0,05 polzades).

Vegem ara per què hem de saber la flexibilitat de la subgradació. Per començar, és important entendre que una llosa a terra està dissenyada com a formigó 'normal'. Això vol dir que no comptem amb l’acer de reforç per transportar cap càrrega. Però espereu, dieu, que hi ha acer a la llosa: malla i armadures. Sí, però aquest acer només hi és per controlar les esquerdes, per mantenir les esquerdes juntes. Normalment no s’estén a través de les articulacions; en les articulacions només volem transferir forces de tall, no moments de flexió i, certament, no restricció lateral. Per a això, la junta està disponible en primer lloc, per permetre la contracció lateral de la llosa.

Si el subgradament s’instal·la a la meitat de la llosa o a les vores, la part no suportada pot provocar esquerdes o fallades de la llosa.

Per tant, si no comptem amb l’acer per transportar cap càrrega, el formigó ha de ser prou resistent per portar la flexió. I el suport que obté des de baix determina quant es doblegarà. Com ja hem comentat, el formigó no és tan fort en tensió, i com que la meitat de la flexió és tensió, no és tan fort en doblar. Però el que el fa més fort en doblegar és una llosa més gruixuda.

Una subgrada mal compactada o més càrrega que la llosa ha estat dissenyada per transportar pot provocar esquerdes a les juntes. Bill Palmer

Com més feble sigui el subgradament o més pesades siguin les càrregues, més gruixuda serà la llosa. La resistència del formigó també entra en joc, però la majoria de formigons de lloses oscil·len entre els 3000 i els 4000 psi, de manera que no és un factor important. La resistència a la tracció del formigó sol prendre-se entre el 10 i el 15% de la resistència a la compressió, de manera que només hi ha uns 400 o 500 psi. Compareu-ho amb la resistència a la tracció de les barres de reforç de grau 60, que és de 60.000 psi.

El que cal recordar aquí és que es pretén que una llosa de formigó sigui rígida, però no esperem que la base sigui infinitament rígida. Una llosa s’assentarà una mica i això està bé des del punt de vista del disseny, de nou, sempre que l’assentament sigui uniforme. El perill, però, es troba a les vores de la llosa o a les juntes que són prou amples per deixar que la llosa de cada costat s’assenti de forma independent. En aquestes vores lliures, el pes que pot suportar la llosa depèn de la rigidesa de la base i de la resistència a la flexió de la llosa, que és principalment una funció del gruix de la llosa.

Llegiu Prevenció d'esquerdes de formigó per obtenir més informació.

COM PODEM MILLORAR LA SUBGRAU?

La major part de la millora de la superfície s’aconsegueix compactant el sòl. En situacions extremes, quan el sòl és especialment dolent o les càrregues són elevades, es pot utilitzar l'estabilització del sòl. En aquest procés, el ciment portland, el clorur de calci o la calç es barregen amb el sòl i es compacta. El sòl del subgrad també es pot excavar i barrejar amb grava i després compactar-lo.

Per a alguns sòls difícils, la subbase es pot col·locar damunt d'una capa de geomalla.

La compactació del sòl és l’acte d’extreure el màxim d’aire i humitat possible per empènyer les partícules sòlides del sòl; això fa que el sòl sigui més dens i, normalment, com més gran sigui la densitat del sòl, més gran serà la seva capacitat de suport. Els sòls ben compactats tampoc permeten que la humitat pugui entrar i sortir tan fàcilment.

Per tant, la compactació realitza el següent:

• Redueix la quantitat que el sòl comprimirà (sedimentarà) quan la llosa hi estigui
• Augmenta la quantitat de pes que podem posar-hi (capacitat de càrrega)
• Prevé el dany per gelades (aixecaments) si el sòl sota la llosa es congela
• Redueix la inflamació i la contracció

Un enginyer geotècnic (o sòls) mesura quant es pot compactar un sòl col·locant el sòl en un cilindre i colpejant-lo, seriosament. Les proves Proctor estàndard o modificades (cadascuna utilitza diferents pesos per comprimir el sòl) determinen la relació entre la densitat del sòl i la humitat i ens indiquen la densitat de sòl màxima raonable que es pot aconseguir al camp.

El que intentem determinar amb la prova Proctor és el contingut d'humitat del sòl que farà que sigui més fàcil de compactar i resulti en la densitat més alta; recordeu que la densitat està directament relacionada amb la compactació. Massa poca humitat i el sòl està sec i no comprimeix massa la humitat fàcilment i no es pot treure l’aigua fàcilment. Per obtenir la millor compactació, el contingut òptim d’humitat se situarà normalment entre el 10% i el 20%. Així, quan sentiu que, segons l’especificació, el sòl ha d’estar al 95% de la densitat màxima modificada de Proctor, sabreu que necessiteu que el contingut d’humitat sigui gaire adequat per arribar a aquest nivell de compactació.

Una corba densitat-humitat del sòl defineix el contingut òptim d’humitat i la densitat màxima assolible al camp.

Si no feu proves de Proctor, hi ha algunes proves de camp senzilles per obtenir una idea aproximada de la capacitat de suport i del contingut d'humitat:

• Per obtenir contingut d’humitat utilitzeu la prova manual. Premeu una bola de terra a la mà. Si és pols i no manté cap forma, és massa sec si s’emmotlla en una bola i es trenca en un parell de trossos quan es deixa caure; és pràcticament correcte si deixa humitat a la mà i no es trenca quan es deixa caure. mullat.
• L'argila que podeu empènyer el polze amb uns pocs centímetres amb un esforç moderat té una força de rodament en el rang de 1000 a 2500 psf
• La sorra fluixa que amb prou feines es pot introduir manualment una barra de reforç # 4 té una capacitat de càrrega de 1000 a 3000 psf
• La sorra que pugui conduir una barra de barres # 4 en aproximadament 1 peu amb un martell de 5 lliures té una capacitat de càrrega superior a 2000 psf

Recordeu, a més, que no només cal compactar el sòl (el substrat). Qualsevol subbase o recorregut de base, que normalment serà material granulat, també ha d’estar ben compactat amb els gruixos d’elevació adequats.

Veure més a la construcció de lloses d’alta qualitat sobre grau .

Vídeo compactador de plaques
Hora: 02:18
Funcionament i ús adequats de l'eina compactadora de plaques vibradores per preparar el substrat de formigó abans de col·locar-lo

EQUIP DE COMPACCIÓ

Hi ha dues maneres de compactar el sòl o el subgradament: la força estàtica o la força vibratòria. La força estàtica és simplement el pes de la màquina. La força vibratòria utilitza algun tipus de mecanisme per fer vibrar el sòl, cosa que redueix la fricció entre les partícules del sòl, cosa que els permet unir-se més fàcilment.

El tipus de sòl (o material de substrat) determina el tipus d’equip necessari per compactar:

• Sòls cohesius s’ha de tallar per compactar-se, de manera que necessiteu una màquina que tingui una força d’impacte elevada. Un pis de pis és la millor opció, o per a treballs més grans, un rodet de peu coixinet (similar a un rodet de peu d’ovella). Els ascensors per a la compactació de sòls cohesius no haurien de tenir més de 6 polzades de gruix.
• Sòls granulats només cal que les partícules es facin vibrar per apropar-les. Les plaques o rodets vibrants són la millor opció. Els ascensors per a la grava poden tenir un gruix de fins a 12 polzades i 10 polzades per a la sorra.

Per a treballs grans, com ara autopistes o lloses grans, s’utilitzen corrons vibratoris grans amb rodets llisos o rodets de peu d’ovella per compactar. Els rodets recolzables, amb rodets encoixinats que pasten el sòl, o bé amb rodets vibrants suaus, són bons per a treballs de mida mitjana. Per a feines més petites, els dos tipus d’equips de compactació més habituals són compactadors vibratoris de plaques (de sentit únic o reversible) i pisoners .

A continuació, es detallen alguns dels tipus d’equips:

• Ramsers , de vegades anomenats gats de saltar, varien en pes des d'uns 130 lliures fins a 185 lliures. Aquestes eines són ideals per compactar el sòl en una trinxera de peu o per a argiles cohesives en zones més petites, ja que ofereixen una força d’impacte elevada (amplitud elevada i freqüència inferior). No són bons per compactar materials granulars, com ara cursos de base.
• Plaques vibradores són ideals per compactar sòls granulars i subbases. Disponible en pesos de 100 a 250 lliures amb una mida de placa d’1 a 1,5 peus per 2 peus. La vibració és a una amplitud inferior però a una freqüència més alta que amb un pis a punt i és equilibrada per fer avançar la màquina.
• Plaques vibradores reversibles treballar bé sobre sòls granulats o amb mescles granular-cohesives. Amb dos pesos excèntrics, la vibració es pot revertir per moure la màquina cap endavant o cap enrere o aturar-se per comprimir un sol punt suau. Pel que fa als diners, són bones màquines per la seva versatilitat.

Llegiu-ne més requisits de compactació per llambordes de formigó .

COL·LOCACIÓ DEL FORMIGÓ

Així doncs, finalment hem compactat la subgradació i es col·loca i compacta la subbase i el recorregut base. Però, què passa si hi ha un retard en aquest punt abans de col·locar el formigó? Si es plou o es congela la subbase abans de la col·locació del formigó, pot passar d’estar llesta a massa tova.

Per a la majoria de lloses interiors, la barrera de vapor s’ha de col·locar damunt la base inferior abans de col·locar el formigó.

La millor manera de saber si la base inferior està correctament compactada i preparada per a la llosa és mitjançant un rodament de prova, que fa funcionar un camió molt carregat (com un camió de formigó completament carregat) a través de la base immediatament abans de col·locar el formigó per veure si hi ha les zones s’enfonsen més que d’altres. Això s’hauria de fer en algun tipus de patró de quadrícula i els pneumàtics no haurien d’enfonsar-se a la superfície més de ½ polzada. Si hi ha alguna perforació o bombament d’aigua en alguna part de la subbase o subgrada, aquesta àrea necessita més compactació o addició de materials granulars, o simplement per deixar-la assecar. En els pitjors casos, es poden tallar trinxeres o dipòsits i sortir l'aigua amb bombes.

Just abans de col·locar el formigó, és possible que també vulgueu col·locar una barrera contra la humitat. Per a terres interiors, la millor ubicació sol estar entre el recorregut base i el formigó. Per obtenir més informació sobre això, vegeu Barreres de vapor per a lloses de formigó .

Obteniu més informació sobre la preparació adequada de subgraduacions per a pisos comercials i calçades .

Darrera actualització: 31 de juliol de 2018