NL1012692C1

NL1012692C1 - Building construction system for unstable ground

Info

Publication number: NL1012692C1
Application number: NL1012692A
Authority: NL
Inventors: Pieter De Bruin
Original assignee: Pieter De Bruin
Priority date: 1999-07-23
Filing date: 1999-07-23
Publication date: 1999-09-24

Abstract

The building (1) has a foundation block or plate (2). The foundation is mounted on a number of piles (3) driven into the ground. The foundation inhibits cracks appearing the building wall as the walls settle. The piles inhibit tilting and sideways movement of the building. A variant of the building has a hollow foundation which forms a cellar. In another variant, the basement is separated from a foundation tray and piles by a basin of water. The water acts as a vibration damper.

Description

Stelsel voor het bouwen op weinig stabiele grondSystem for building on unstable ground

De uitvinding heeft betrekking op een stelsel voor het bouwen op instabiele grond, zoals weinig vaste grond of 5 inklinkende grond, omvattende een ondergrondse fundering en een althans in hoofdzaak bovengronds, op de fundering geplaatst gebouw. Bijvoorbeeld in Nederland zijn er uitgestrekte gebieden die door hun ligging zeer geschikt zijn voor woningbouw, maar die een slappe of inklinkende 10 ondergrond bezitten, waardoor er niet gebouwd kan worden.The invention relates to a system for building on unstable ground, such as little solid ground or settling ground, comprising an underground foundation and a building, at least substantially above ground, placed on the foundation. In the Netherlands, for example, there are extensive areas which, because of their location, are very suitable for residential construction, but which have a weak or settling subsurface, which means that construction cannot take place.

De uitvinding komt aan dit bezwaar tegemoet. Daarbij moet volgens een inventieve gedachte die aan de uitvinding ten grondslag ligt het zakken van het gebouw worden voorkomen 15 maar vooral moet worden voorkomen dat het gebouw scheef zakt of scheuren gaat vertonen. De uitvinding heeft volgens een aspect van de uitvinding als kenmerk, dat het gebouw althans in hoofdzaak is opgetrokken uit lichte materialen, dat de fundering plaatvormig of doosvormig is uitgevoerd en 20 is ingericht om te drijven en dat de fundering is voorzien van positie stabilisatiemiddelen. Daarbij zorgt de doos- of plaatvorm er voor dat het gebouw in zijn geheel zakt, terwijl de zaksnelheid wordt verminderd door de lichte bouwwijze en het drijfvermogen van de fundering. De positie 25 stabilisatiemiddelen kunnen de zaksnelheid verder beperken maar voorkomen vooral het zijdelings wegdriften en scheef-zakken van het gebouw.The invention addresses this drawback. According to an inventive idea underlying the invention, the collapse of the building must be prevented, but in particular it must be prevented that the building sinks or shows cracks. According to an aspect of the invention, the invention is characterized in that the building is at least substantially constructed of light materials, that the foundation is plate-shaped or box-shaped and is designed to float and that the foundation is provided with position stabilizing means. The box or plate shape ensures that the building sinks in its entirety, while the bag speed is reduced by the light construction and buoyancy of the foundation. The position of stabilizing means can further limit the bagging speed, but especially prevent lateral drifting and skewing of the building.

Een gunstige uitvoeringsvorm van de positie stabilisatie-30 middelen die relatief eenvoudig is aan te brengen en die geen additioneel grondoppervlak kost heeft volgens een verder aspect van de uitvinding als kenmerk, dat het fundament is voorzien van verticaal in de bodem verlopende stabilisatiepoten. Als de ondergrond stevig is maar 35 inklinkt dan kunnen de stabilisatiepoten in feite heipalen , ü j ï ö 9 l 2 zijn, eventueel voorzien van in het vakgebied bekende telescopisch expandeerbare elementen waarmee de bodemdaling periodiek of automatisch kan worden gecompenseerd. Als de ondergrond slap is dan werken heipalen door hun eigen 5 gewicht eerder averechts en moet het zakken van het gebouw vooral worden voorkomen door de toepassing van een drijvende fundering.A favorable embodiment of the position stabilizing means, which is relatively easy to apply and which does not cost an additional ground surface, is characterized according to a further aspect of the invention, that the foundation is provided with stabilizing legs running vertically in the ground. If the ground is solid but settles in then the stabilizing legs may in fact be piles, possibly fitted with telescopically expandable elements known in the art with which the subsidence can be periodically or automatically compensated. If the subsurface is slack, piles tend to backfire due to their own weight and the building should not be lowered mainly through the use of a floating foundation.

Een zeer gunstige realisatie, waarbij vrijwel geen gewicht 10 aan de fundering wordt toegevoegd heeft als kenmerk, dat de stabilisatiepoten althans deels zijn omgeven door verticaal in de bodem aangebrachte buizen. De stabilisatiepoten, die in de buizen kunnen schuiven, kunnen bijvoorbeeld uit ' metaal zijn vervaardigd en zijn verankerd in de fundering.A very favorable realization, in which virtually no weight is added to the foundation, is characterized in that the stabilizing legs are at least partly surrounded by tubes arranged vertically in the ground. The stabilizing legs, which can slide into the tubes, can for instance be made of metal and anchored in the foundation.

3 15 Ze kunnen beduidend korter en lichter zijn dan de buizen, terwijl de buizen toch een voldoende stabilisatie in het horizontale vlak geven, waardoor het zijdelings wegdriften of het kantelen van het gebouw wordt voorkomen.3 15 They can be significantly shorter and lighter than the pipes, while the pipes provide sufficient stabilization in the horizontal plane, preventing lateral drifting or tilting of the building.

20 Een verdere zeer gunstige uitvoeringsvorm heeft als kenmerk, dat tussen de stabilisatiepoten en de buizen schokabsorberende middelen zijn aangebracht. Lichte aardschokken komen geregeld voor in gebieden waar de bodem daalt door het winnen van vaste, vloeibare of gasvormige 25 delfstoffen en op deze wijze uitgevoerde stabilisatiepoten kunnen scheuren veroorzaakt door lichte aardschokken helpen voorkomen. De schokabsorberende middelen kunnen bijvoorbeeld zijn uitgevoerd als rubber manchetten die tussen de stabilisatiepoten en de buizen zijn aangebracht.A further very favorable embodiment is characterized in that shock-absorbing means are arranged between the stabilizing legs and the tubes. Minor earthquakes are a frequent occurrence in areas where the soil sinks due to the extraction of solid, liquid or gaseous minerals and stabilizing legs constructed in this way can help prevent cracks caused by minor earthquakes. The shock absorbing means can for instance be designed as rubber cuffs which are arranged between the stabilizing legs and the tubes.

30 Een bijkomend voordeel van de schokabsorberende middelen is dat ze ook schade veroorzaakt door schokken en trillingen ’ tengevolge van passerend verkeer voorkomen.An additional advantage of the shock absorbers is that they also prevent damage caused by shocks and vibrations due to passing traffic.

Een verdere gunstige uitvoeringsvorm van het stelsel I 35 volgens de uitvinding heeft als kenmerk, dat is voorzien in lis 3 een in de bodem opgenomen bassin dat kan worden gevuld met water en dat de doosvormige fundering is ingericht om in een gebruikstoestand te drijven in het bassin. Op deze wijze is een drijvende fundering ook te realiseren op 5 plaatsen waar het grondwater zo laag staat dat het geen bijdrage aan het drijfvermogen zou kunnen leveren. In deze uitvoeringsvorm omvatten de stabilisatiemiddelen tussen het bassin en de fundering aangebrachte verende elementen, bijvoorbeeld uit massief rubber vervaardigde stootkussens.A further favorable embodiment of the system I 35 according to the invention is characterized in that loop 3 provides a basin incorporated in the ground that can be filled with water and that the box-shaped foundation is arranged to float in the basin in a state of use . In this way, a floating foundation can also be realized in 5 places where the groundwater is so low that it could not contribute to the buoyancy. In this embodiment, the stabilizing means comprise resilient elements arranged between the basin and the foundation, for instance pads made of solid rubber.

1010

Een gunstige uitvoeringsvorm volgens een verder aspect van de uitvinding heeft als kenmerk, dat de fundering is uitgevoerd als een sandwich met tenminste twee lagen, waarbij de benedenste laag is vervaardigd uit een materiaal 15 met een geringe soortelijke massa en de bovenste laag is vervaardigd uit een drukvast materiaal.A favorable embodiment according to a further aspect of the invention is characterized in that the foundation is in the form of a sandwich with at least two layers, the bottom layer being made of a material 15 with a low specific mass and the top layer being made of a flameproof material.

Een gunstige alternatieve uitvoeringsvorm van het stelsel heeft als kenmerk, dat de fundering is uitgevoerd als een 20 plaatvormige laag vervaardigd uit een materiaal met een geringe soortelijke massa, aan een bovenzijde voorzien van uitsparingen waarin een klassiek fundament uit beton is gestort. Hiermee kan een klassieke bouwwijze worden gerealiseerd, met uitzondering van de vooraf aangebrachte 25 plaatvormige laag en de stabilisatiemiddelen.A favorable alternative embodiment of the system is characterized in that the foundation is in the form of a plate-shaped layer made of a material with a low specific mass, provided on top with recesses in which a classic foundation of concrete has been poured. A classic construction method can hereby be realized, with the exception of the pre-applied plate-shaped layer and the stabilizing means.

Een gunstige uitvoeringsvorm van het stelsel heeft volgens een verder aspect van de uitvinding als kenmerk, dat het gebouw althans in hoofdzaak is gerealiseerd in 30 houtskeletbouw.According to a further aspect of the invention, a favorable embodiment of the system is characterized in that the building is at least substantially realized in timber-frame construction.

De uitvinding zal nu verder worden toegelicht aan de hand van de volgende figuren, waarbij: • 0 1 Z % Ö 2 4The invention will now be further elucidated with reference to the following figures, in which: • 0 1 Z% Ö 2 4

Fig. 1 schematisch een gebouw voorzien van stabilisatiemiddelen weergeeft;Fig. 1 schematically represents a building provided with stabilizing means;

Fig. 2A in doorsnede een onderkelderd gebouw voorzien van stabilisatiemiddelen weergeeft; 5 Fig. 2B in doorsnede een onderkelderd drijvend gebouw voorzien van stabilisatiemiddelen weergeeft;Fig. 2A shows a basement building provided with stabilizing means in section; FIG. 2B is a cross-section of a basement floating building provided with stabilizing means;

Fig. 3 in doorsnede een mogelijke uitvoeringsvorm van schokabsorberende stabilisatiemiddelen weergeeft; Fig. 4 in doorsnede een fundament met een 10 sandwichconstructie weergeeft;Fig. 3 is a sectional view of a possible embodiment of shock-absorbing stabilizing means; Fig. 4 is a sectional view of a foundation with a sandwich construction;

Fig. 5 in doorsnede een klassiek fundament aangebracht in een lichte, plaatvormige laag weergeeft.Fig. 5 is a sectional view of a classical foundation applied in a light, plate-shaped layer.

Fig. 1 geeft schematisch een gebouw 1, dat is geplaatst op 15 een plaatvormige of doosvormige fundering 2, voorzien van stabilisatiemiddelen 3 weer. De plaatvormige of doosvormige fundering 2 voorkomt het ontstaan van scheuren in gebouw 1 als het enigszins zakt. Stabilisatiemiddelen 3 zijn uitgevoerd als palen, die in de grond zijn geheid of in 20 vooraf geboorde gaten zijn gestort op een op zich bekende wijze. Het doel van stabilisatiemiddelen 3 is niet zozeer het voorkomen dat gebouw 1 op den duur gaat zakken. De functie van stabilisatiemiddelen 3 is het voorkomen dat gebouw 1, inclusief fundering 2, zijdelings wegdrift of 25 scheefzakt. Het eigenlijke wegzakken wordt vooral tegengegaan door fundering 2 een groot volume en een klein gewicht te geven, zodat een positief drijfvermogen word verkregen dat het gewicht van gebouw 1 deels kan dragen.Fig. 1 schematically shows a building 1, which is placed on a plate-shaped or box-shaped foundation 2, provided with stabilizing means 3. The plate-shaped or box-shaped foundation 2 prevents cracks in building 1 if it drops slightly. Stabilizing means 3 are designed as piles driven into the ground or poured into pre-drilled holes in a manner known per se. The purpose of stabilizing means 3 is not so much to prevent building 1 from sinking over time. The function of stabilizing means 3 is to prevent building 1, including foundation 2, from drifting sideways or sloping. The actual sinking is mainly prevented by giving foundation 2 a large volume and a small weight, so that a positive buoyancy is obtained that can partly bear the weight of building 1.

30 Fig. 2A geeft in doorsnede een gebouw 1 weer, voorzien van een kelder 4 en stabilisatiepoten 3. Het is direct duidelijk dat elk drijfvermogen op deze wijze kan worden gerealiseerd, mits de grondwaterstand voldoende hoog is.FIG. 2A shows in section a building 1, provided with a cellar 4 and stabilizing legs 3. It is immediately clear that any buoyancy can be realized in this way, provided the groundwater level is sufficiently high.

55

Fig. 2B geeft in doorsnede een onderkelderd gebouw 1 weer, waarbij is voorzien in een in de bodem opgenomen bassin 5 dat is gevuld met water 6, dat op zijn beurt is voorzien van stabilisatiepoten 3. In bassin 5 drijft doosvormige 5 fundering 4, die op zijn plaats wordt gehouden door stabilisatiemiddelen 7, hier in de vorm van massief rubberen blokken die tussen het bassin 5 en de doosvormige fundering 4 zijn aangebracht. Deze uitvoeringsvorm is zeer goed toepasbaar in situaties waar de grondwaterstand laag 10 is en waar de grond inklinkt. Een bijkomend voordeel van deze uitvoeringsvorm is dat aardbevingen en trillingen, bijvoorbeeld veroorzaakt door passerend verkeer of nabije industrie sterk gedempt worden.Fig. 2B shows in section a basement building 1, in which a basin 5 incorporated in the ground is provided, which is filled with water 6, which in turn is provided with stabilizing legs 3. In basin 5, box-shaped 5 foundation 4 floats on its place is held by stabilizing means 7, here in the form of solid rubber blocks arranged between the basin 5 and the box-shaped foundation 4. This embodiment is very well applicable in situations where the groundwater level is low and where the soil settles. An additional advantage of this embodiment is that earthquakes and vibrations, for example caused by passing traffic or nearby industry, are strongly damped.

15 Het in deze figuur weergegeven gebouw 1 zal doorgaans rechthoekig zijn uitgevoerd, maar het is ook mogelijk gebouw 1 en bassin 5 rond uit te voeren. Op die wijze wordt het dan mogelijk gebouw 1 te laten roteren, waarbij bijvoorbeeld de zon wordt gevolgd om op die wijze 20 bijvoorbeeld met behulp van zonnecollectoren een maximum aan energie uit de zonnestraling te verzamelen.The building 1 shown in this figure will generally be rectangular, but it is also possible to construct building 1 and basin 5 round. In this way it becomes possible to rotate building 1, whereby the sun is followed, for example, in order to collect a maximum of energy from the solar radiation in this way, for example with the aid of solar collectors.

Fig. 3 geeft in doorsnede een mogelijke uitvoeringsvorm van schokabsorberende stabilisatiemiddelen 3 weer. Daartoe is 25 fundering 2 voorzien van metalen stabilisatiepoten 8 met een beperkte lengte, bijvoorbeeld twee meter. Los van fundering 2 en van stabilisatiepoten 8 zijn metalen buizen 9 diep in de grond aangebracht, bijvoorbeeld tot een diepte van twintig meter. Buizen 9 geven zijdelings steun aan 30 stabilisatiepoten 8 met behulp van rubberen manchetten 10 die om de stabilisatiepoten 8 zijn geschoven. Om ook verticale schokken te kunnen opvangen, wat van voordeel kan zijn in gebieden waar sprake is van bodemdaling tengevolge van de winning van gasvormige, vloeibare of vaste delf-35 stoffen, kunnen tussen de fundering 2 en de buizen 9 ; r·· o ·'' Λ , r \ v .. · \., »· 6 rubberen stootkussens 11 zijn opgenomen. Buizen 9 kunnen, om de draagkracht te vergroten, aan hun uiteinden zijn voorzien van in het vakgebied bekende expansielichamen, die na het plaatsen van de buizen onder hoge druk worden 5 geëxpandeerd en gevuld met een lichtgewicht mortel.Fig. 3 is a sectional view of a possible embodiment of shock-absorbing stabilizing means 3. For this purpose foundation 2 is provided with metal stabilizing legs 8 of a limited length, for instance two meters. Apart from foundation 2 and from stabilizing legs 8, metal pipes 9 are arranged deep in the ground, for instance to a depth of twenty meters. Tubes 9 provide lateral support to stabilizing legs 8 with the help of rubber sleeves 10 which are slid around the stabilizing legs 8. In order to also be able to absorb vertical shocks, which can be advantageous in areas where there is subsidence due to the extraction of gaseous, liquid or solid minerals, between the foundation 2 and the pipes 9; r ·· o · '' Λ, r \ v .. · \., »· 6 rubber pads 11 are included. Tubes 9 may be provided at their ends with expansion bodies known in the art, which are expanded after the tubes have been placed under high pressure and filled with a lightweight mortar to increase the carrying capacity.

Fig. 4 geeft in doorsnede een fundament 2 met een sandwich- | j constructie weer, bestaande uit een benedenste laag 12 uit in het vakgebied bekend schuimbeton of uit een mengsel van 10 schuimglas granulaatkorrels en een bindmiddel, en een I bovenste laag 13, bestaande uit klassiek beton. Het bindmiddel in laag 12 is bijvoorbeeld schelpkalk, waterglas, magnesiet of trascement, eventueel aangevuld met traskalk. De soortelijke massa is laag, bijvoorbeeld 0,6 en 15 de drukvastheid is dan ook beperkt. Wel is de laag uitstekend bestand tegen water, omdat schuimbeton en schuimglas granulaatkorrels een dichte celstructuur bezitten. Bovenste laag 13 verdeelt het gewicht van gebouw 1 over fundament 2 en vormt tevens een aangrijpingspunt met 20 voldoende sterkte voor stabilisatiepoten 3.Fig. 4 shows in section a foundation 2 with a sandwich | construction again, consisting of a bottom layer 12 of foamed concrete known in the art or of a mixture of 10 foam glass granulate granules and a binder, and a top layer 13 consisting of classic concrete. The binder in layer 12 is, for example, shell lime, water glass, magnesite or trascement, possibly supplemented with trass lime. The specific gravity is low, for example 0.6 and 15 the compressive strength is therefore limited. However, the layer is highly resistant to water, because foam concrete and foam glass granulate granules have a dense cell structure. Top layer 13 distributes the weight of building 1 over foundation 2 and also forms an engagement point with sufficient strength for stabilizing legs 3.

Fig. 5 geeft in doorsnede een klassiek betonnen fundament 14 weer, aangebracht in een lichte, plaatvormige laag 15 met een geringe soortelijke massa, bijvoorbeeld vervaardigd 25 uit schuimbeton of uit een mengsel van trascement en schuimglas granulaatkorrels. Aan fundament 14 zijn weer stabilisatiepoten 3 bevestigd, die voor de zijdelingse stabiliteit zorgen. In plaatvormige laag 15 kunnen met voordeel met lucht gevulde lichtgewicht buizen 16 of bollen 30 17 uit bijvoorbeeld metaal worden opgenomen, ter vergroting van het drijfvermogen, waarbij buizen bovendien trek-spanningen kunnen opnemen, zodat ze als een bewapening kunnen worden opgevat. Omdat buizen 16 bovendien thermisch goed zijn geïsoleerd is het mogelijk ze voor warmteopslag 35 te benutten.Fig. 5 is a sectional view of a classical concrete foundation 14, applied in a light, plate-shaped layer 15 with a low specific mass, for instance manufactured from foam concrete or from a mixture of trascement and foam glass granulate granules. Stabilizing legs 3 are again attached to foundation 14, which provide lateral stability. In plate-shaped layer 15, air-filled lightweight tubes 16 or spheres 17 of, for example, metal can advantageously be incorporated, in order to increase the buoyancy, whereby tubes can also absorb tensile stresses, so that they can be regarded as an armament. Moreover, because pipes 16 are thermally well insulated, they can be used for heat storage.

« 1 o 1 2· 6 9 2 7«1 o 1 2 · 6 9 2 7

Gebouw 1 wordt volgens de uitvinding uit lichte materialen opgetrokken. Daarbij kan met voordeel gebruik worden gemaakt van in het vakgebied bekende houtskeletbouw, van welke bouwwijze bovendien bekend is dat ze goed bestand is 5 tegen trillingen en lichte aardschokken. Houtskeletbouw is uitstekend te combineren met moderne lichtgewicht bouwstoffen waaruit buitenwanden, binnenwanden en dakdelen kunnen worden vervaardigd.Building 1 is constructed according to the invention from light materials. In this context, advantageous use can be made of timber frame construction known in the art, which construction method is moreover known to have good resistance to vibrations and light earthquakes. Timber frame construction can be perfectly combined with modern lightweight building materials from which outer walls, inner walls and roof parts can be manufactured.

/< ' " '* .V -./ <'"' * .V -.

' i ·* , I* *, I

v — ·v -

Claims

System for building on unstable ground, such as little solid ground or settling ground, comprising an underground foundation and a building, at least substantially above ground, placed on the foundation, characterized in that the building is at least substantially constructed of light materials, that the foundation is plate-shaped or i | is box-shaped and is designed to float and that the foundation is provided with position stabilizing means. i

System according to claim 1, characterized in that the foundation is provided with stabilizing legs running vertically in the ground.

System according to claim 2, characterized in that the stabilizing legs are at least partly surrounded by tubes arranged vertically in the bottom. 20 §

System according to claim 3, characterized in that shock-absorbing means are arranged between the stabilizing legs and the tubes.

System as claimed in claim 1, characterized in that a basin incorporated in the bottom which can be filled with water and the box-shaped foundation is arranged to float in the basin in a state of use. ; 30

System according to claim 5, characterized in that the stabilizing means comprise resilient elements arranged between the basin and the foundation. 1012892

System according to claim 1, characterized in that the foundation is in the form of a sandwich with at least two layers, the bottom layer being made of a material with a low specific mass and the top layer being made of a compression-resistant material.

System according to claim 1, characterized in that the foundation is designed as a plate-shaped layer made of a material with a low specific mass, provided on a top side with recesses in which a classic foundation of concrete has been poured.

System according to claim 1, characterized in that the building is at least substantially realized in timber frame construction. ^ t: £ v