Foundation
- 2. FFOOUUNNDDAATTIIOONNSS -- OOVVEERRVVIIEEWW Loads and settlements of foundations - Safe foundations Types of soils that make up the foundation - Properties Properties of foundations: Strength, Stability, Drainage, etc. - Estimating soil properties: Exploration and testing Construction of foundations - Type of soil layers at the top, excavation, support for soil, soil strengthening, de-watering Types of foundations - Shallow and deep - Influence zone Precautions - Seismic base isolation; Underpinning during construction; Retaining walls; Waterproofing, drainage, reinforcing & insulation; Frost protection Foundation design for optimal cost
- 3. INTRODUCTION TTOO FFOOUUNNDDAATTIIOONNSS FFuunnccttiioonn ooff aa ffoouunnddaattiioonn iiss ttoo ttrraannssffeerr tthhee ssttrruuccttuurraall llooaaddss ffrroomm aa bbuuiillddiinngg ssaaffeellyy iinnttoo tthhee ggrroouunndd.. AA bbaacckkyyaarrdd ttooooll sshheedd mmaayy nneeeedd oonnllyy wwooooddeenn sskkiiddss ttoo sspprreeaadd iittss llooaadd aaccrroossss aann aarreeaa ooff ggrroouunndd ssuurrffaaccee,, wwhheerreeaass aa hhoouussee wwoouulldd nneeeedd ggrreeaatteerr ssttaabbiilliittyy aanndd ccoonnsseeqquueennttllyy iittss ffoouunnddaattiioonn sshhoouulldd rreeaacchh tthhee uunnddeerrllyyiinngg ssooiill tthhaatt iiss ffrreeee ooff oorrggaanniicc mmaatttteerr aanndd uunnrreeaacchhaabbllee bbyy tthhee wwiinntteerrss ffrroosstt.. AA llaarrggeerr aanndd hheeaavviieerr bbuuiillddiinngg ooff mmaassoonnrryy,, sstteeeell,, oorr ccoonnccrreettee wwoouulldd rreeqquuiirree iittss ffoouunnddaattiioonnss ttoo ggoo ddeeeeppeerr iinnttoo eeaarrtthh ssuucchh tthhaatt tthhee ssooiill oorr tthhee rroocckk oonn wwhhiicchh iitt iiss ffoouunnddeedd iiss ccoommppeetteenntt ttoo ccaarrrryy iittss mmaassssiivvee llooaaddss;; oonn ssoommee ssiitteess,, tthhiiss mmeeaannss ggooiinngg aa hhuunnddrreedd ffeeeett oorr mmoorree bbeellooww tthhee ssuurrffaaccee.. BBeeccaauussee ooff tthhee vvaarriieettyy ooff ssooiill,, rroocckk,, aanndd wwaatteerr ccoonnddiittiioonnss tthhaatt aarree eennccoouunntteerreedd bbeellooww tthhee ssuurrffaaccee ooff tthhee ggrroouunndd aanndd tthhee uunniiqquuee ddeemmaannddss tthhaatt mmaannyy bbuuiillddiinnggss mmaakkee uuppoonn tthhee ffoouunnddaattiioonnss,, ffoouunnddaattiioonn ddeessiiggnn iiss aa hhiigghhllyy ssppeecciiaalliizzeedd ffiieelldd ooff ggeeootteecchhnniiccaall eennggiinneeeerriinngg..
- 4. LOAD AND SETTLEMENTS OOFF FFOOUUNNDDAATTIIOONNSS Types of loads on foundations: Dead, live, wind, inclined thrusts and uplift, water table and earthquake forces Types of settlements: Uniform and differential - Differential settlement must be minimized, depends on site soil conditions and distribution of loads on columns supporting the building Requirements of a safe foundation: Structure-foundation system safe against settlements that would lead to collapse - Foundation settlement should not damage the structure - Foundation must be technically and economically feasible
- 5. FFoouunnddaattiioonn LLooaaddss DDeeaadd LLooaadd LLiivvee LLooaadd WWiinndd LLooaadd HHoorriizzoonnttaall PPrreessssuurreess BBeellooww GGrraaddee SSttrruuccttuurraall MMeemmbbeerr FFoorrcceess UUpplliifftt EEaarrtthhqquuaakkee
- 6. SETTLEMENTS OF FOUNDATIONS NO SETTLEMENT * TOTAL SETTLEMENT * DIFFERENTIAL SETTLEMENT Uniform settlement is usually of little consequence in a building, but differential settlement can cause severe structural damage
- 8. TYPES OF SOILS AANNDD CCHHAARRAACCTTEERRIISSTTIICCSS Rocks and soils - Rocks: Broken into regular and irregular sizes by joints - Soils (particulate earth material): Boulder (too large to be lifted by hands), cobble (particle that can be lifted by a single hand), gravel aggregates (course grained particle larger than 6.4mm) , sand (frictional, size varies from 6.4 to 0.06mm), silts (frictional, low surface-area to volume ratio, size varies from 0.06 mm to 0.002mm) and clays (cohesive - fine grained - high surface-area to volume ratio, size smaller than 0.002 mm) - Peat (soils not suitable for foundations) - In USA classified according to Unified Soil Classification System
- 10. PPRROOPPEERRTTIIEESS OOFF FFOOUUNNDDAATTIIOONN Strength: Load bearing capacities: Crystalline rocks (very strong - 12,000 psf), sedimentary rocks (intermediate - 6,000 psf) and other types of soils (relatively lower - 2,000 to 3,000 psf) Stable under loads (creep, shrinkage and swelling) Drainage characteristics: Porosity and permeability Soil property estimation: Subsurface exploration (test pits - less than 8 ft in depth; borings - greater than 8 ft) - Estimate level of water table - Testing of soil sample in laboratory for various properties: Particle size distribution, Liquid limit, Plastic limit, Water content, Permeability, Shrinkage/ swelling, Shear/compressive strength, Consolidation (creep and settlement)
- 12. TTiieebbaacckk IInnssttaallllaattiioonn RRoottaarryy DDrriillll HHoollee IInnsseerrtt && GGrroouutt TTeennddoonnss TTeennddoonnss SSttrreesssseedd && AAnncchhoorreedd
- 13. BBrraacciinngg CCrroosssslloott RRaacckkeerrss TTiieebbaacckkss
- 14. Bank Requiring a Retention System
- 15. TTYYPPEESS OOFF FFOOUUNNDDAATTIIOONN A building consists of superstructure, substructure and the foundations - Two types foundations : Shallow and Deep - Depends on whether the load transfer is at deeper depths or shallower depths - Need for these two types (soil strength, ground water conditions, foundation loads, construction methods and impact on adjacent property) -Shallow foundations (column footings without or with tie/grade beams, individual or combined wall footing, slab on grade, raft) - Deep foundations (caissons with or without sockets, end bearing or friction piles, pile groups), zone of influence, made of concrete (regular or site-cast) or steel or wood
- 16. MMaajjoorr BBuuiillddiinngg PPaarrttss SSuuppeerrssttrruuccttuurree SSuubbssttrruuccttuurree FFoouunnddaattiioonn
- 17. PPrriimmaarryy FFaaccttoorrss AAffffeeccttiinngg FFoouunnddaattiioonn CChhooiiccee SSuubbssuurrffaaccee ssooiill GGrroouunndd wwaatteerr ccoonnddiittiioonnss SSttrruuccttuurraall rreeqquuiirreemmeennttss
- 18. SSeeccoonnddaarryy FFaaccttoorrss AAffffeeccttiinngg FFoouunnddaattiioonn CChhooiiccee CCoonnssttrruuccttiioonn aacccceessss,, mmeetthhooddss && ssiittee ccoonnddiittiioonnss EEnnvviirroonnmmeennttaall ffaaccttoorrss BBuuiillddiinngg CCooddeess && RReegguullaattiioonnss IImmppaacctt oonn ssuurrrroouunnddiinngg ssttrruuccttuurreess CCoonnssttrruuccttiioonn sscchheedduullee CCoonnssttrruuccttiioonn rriisskkss
- 19. SShhaallllooww FFoouunnddaattiioonnss RReeqquuiirreemmeennttss SSuuiittaabbllee ssooiill bbeeaarriinngg ccaappaacciittyy UUnnddiissttuurrbbeedd ssooiill oorr eennggiinneeeerreedd ffiillll BBaassiicc ttyyppeess oorr ccoonnffiigguurraattiioonnss CCoolluummnn ffoooottiinnggss WWaallll oorr ssttrriipp ffoooottiinnggss
- 20. Combination Spread & Strip Footing
- 21. SShhaallllooww FFoouunnddaattiioonnss SSOOGG wwiitthh tthhiicckkeenneedd eeddggeess EEcccceennttrriiccaallllyy llooaaddeedd ffoooottiinnggss MMaatt ffoouunnddaattiioonn FFllooaattiinngg ((MMaatt)) ffoouunnddaattiioonn
- 22. DDeeeepp FFoouunnddaattiioonnss - PPuurrppoossee ttrraannssffeerr bbuuiillddiinngg llooaaddss ddeeeepp iinnttoo tthhee eeaarrtthh BBaassiicc ttyyppeess DDrriilllleedd ((&& ppoouurreedd)) DDrriivveenn
- 23. CCaaiissssoonn IInnssttaallllaattiioonn SSeeqquueennccee HHoollee ddrriilllleedd wwiitthh aa llaarrggee ddrriillll rriigg CCaassiinngg iinnssttaalllleedd ((ttyyppiiccaallllyy)) BBeellll oorr TTiipp eennllaarrggeemmeenntt ((ooppttiioonnaall)) BBoottttoomm iinnssppeecctteedd aanndd tteesstteedd RReeiinnffoorrcceedd CCoonnccrreettee ppllaacceemmeenntt ((&& ccaassiinngg rreemmoovvaall))
- 25. DDrriivveenn PPiilleess TTwwoo bbaassiicc ttyyppeess ooff PPiilleess EEnndd bbeeaarriinngg ppiillee -- ppooiinntt llooaaddiinngg FFrriiccttiioonn ppiillee -- llooaadd ttrraannssffeerrrreedd bbyy ffrriiccttiioonn rreessiissttaannccee bbeettwweeeenn tthhee ppiillee aanndd tthhee eeaarrtthh
- 29. SSiittee CCaasstt CCoonnccrreettee PPiilleess Cased Piles Uncased Piles
- 31. RReettaaiinniinngg wwaallllss TTyyppeess ooff wwaallll ffaaiilluurree WWaallll ffrraaccttuurree OOvveerrttuurrnniinngg SSlliiddiinngg UUnnddeerrmmiinniinngg
- 32. RReettaaiinniinngg wwaallllss DDeessiiggnn EElleemmeennttss ttoo PPrreevveenntt FFaaiilluurree RReelliieevvee HH22OO pprreessssuurree (ffoorr aallll 33 ttyyppeess ooff ffaaiilluurree)) CCrruusshheedd ssttoonnee WWeeeeppss OOvveerrttuurrnniinngg CCaannttiilleevveerreedd FFoooottiinngg RReeiinnffoorrcciinngg SSlliiddiinngg KKeeyy