Строй-справка.ру
Отопление, водоснабжение, канализация
Как уже отмечалось выше, задача проектирования и устройства оснований и фундаментов дополнительно осложняется необходимостью учета различных факторов, которые могут оказать решающее влияние при возведении и эксплуатации фундаментных конструкций зданий и сооружений в современном градостроительстве.
Это требует комплексного подхода к оценке характера работы грунтов основания и выбора рационального типа фундамента на базе совместного рассмотрения следующих условий:
1) характера возводимого здания и сооружения и чувствительности его конструкций к неравномерным осадкам;
2) особенностей инженерно-геологических, гидрогеологических и климатических условий строительной площадки;
3) способа вьшолнения работ по устройству оснований и фундаментов с целью сохранения природной структуры грунтов.
При проектировании оснований и фундаментов возможно несколько решений, поэтому выбор окончательного рационального конструктивного варианта осуществляется на основании технико-экономического сравнения нескольких вариантов фундаментов. Такое сравнение обычно осуществляют для нескольких фундаментов здания, находящихся в наиболее сложных условиях (наибольшее загружение, неблагоприятные условия работы основания и др.). Далее производят расчет отдельных фундаментов с назначением таких оптимальных размеров, которые могли бы обеспечить осадки, не превышающие предельно допустимых, установленных для данного типа здания, а грунты оснований обладали бы необходимой устойчивостью, а сам фундамент — требуемой прочностью.
После получения возможных неравномерных осадок необходимо оценить их влияние на эксплуатацию возводимого сооружения, а также воздействие конструктивной схемы здания на развитие осадок в результате перераспределения усилий, т. е. учесть совместную работу здания с грунтовым основанием. Кроме того, следует учитывать, что неравномерности осадок зависят не только от инженерно-геологических условий строительной площадки и характера нагрузки на фундаменты, определяемого конструктивной схемой здания, но и способов разработки котлована и выполнения других строительных работ при устройстве фундаментов. Неправильное выполнение этих работ может вызвать нарушение природной структуры грунтов и привести к дополнительным осадкам расетруктурирования.
Следовательно, при проектировании фундаментов необходимо обоснованно решать вопрос о способах их устройства, обусловливающих сохранение природной структуры грунтов в процессе строительства. Однако в некоторых случаях при возведении сооружений, малочувствительных к неравномерным осадкам, можно не прибегать к специальным мероприятиям, обеспечивающим сохранение структуры, так как неравномерные осадки не окажут существенного влияния на эксплуатационную пригодность таких зданий, что может существенно удешевить строительство.
Комплексный подход с учетом трех вышеперечисленных факторов существенно усложнил бы изложение материала отдельных разделов курса, поэтому в последующих главах вопросы проектирования и устройства оснований и фундаментов рассматриваются в большинстве случаев раздельно, без учета комплексности задачи, и только в отдельных параграфах обращается внимание на взаимную зависимость определенных факторов.
При проектировании оснований и фундаментов комплексность решения задачи, учитываемая действующими Строительными нормами и правилами, требует выполнения нескольких, подчас не связанных друг с другом расчетов. Если окажется, что хотя бы одно из условий СНиП 2.02,01 — 83 не выполнено, приходится прибегать к иному конструктивному решению, варьируя, как правило, глубину заложения или размеры подошвы фундамента, и проводить повтор
ные расчеты, причем для этой цели часто используют современные ЭВМ.
Последовательность проектирования оснований и фундаментов можно представить с помощью следующего алгоритма, который может быть реализован на ЭВМ.
1. Ввод информации о грунтовых условиях строительной площадки и характеристика возводимого сооружения.
2. Определение постоянных и временных нагрузок (F, q), действующих на фундамент.
3. Оценка инженерно-геологических условий строительной площадки и выбор рационального типа фундамента.
4. Определение исходных расчетных характеристик грунтов основания, необходимых для проектирования оснований по первой и второй группам предельных состояний (q>v
5. Назначение глубины заложения фундамента d.
6. Выбор основных размеров фундамента, включая размеры его подошвы (Ъ, I).
7. Проверка основного условия второй группы предельных состояний по СНиП 2.02.01—83, ограничивающего интенсивность среднего давления по подошве фундамента:
если условие выполняется, то переход к п.8; если нет, тд переход к п.6.
8. Проверка условия, есть ли в основании фундамента слои слабого грунта:
если есть, то переход к п. 9;
если нет — к п. 10.
9. Проверка, условия, если условие выполняется, переход к п. 10*
если нет — к п. 6.
10. Проверка условия, есть ли необходимость выполнения расчета осадок:
если есть, то переход к п. 11;
если нет — к п. 14.
11. Выбор метода расчета осадок основания.
12. Расчет осадки (у).
13. Проверка выполнения основного условия второй группы предельных состо
яний, граничивающего значение рассчитанной осадки предельно допустимым
(s^su):
если условие выполняется, то переход к п. 14; если нет — к п. 6.
14. Проверка условий о необходимости расчета основания по первой группе предельных состояний: если расчет требуется, то переход к п. 15; если нет — к п. 16.
15. Проверка несущей способности основания по первой группе предельных состояний:
если условие выполняется, то переход к п. 16; если нет — к п. 6.
16. Расчет фундамента по первой и второй группам предельных состояний.
17. Вывод основных данных и печать результатов расчета.
18. Конец расчета.
Блок-схема алгоритма показана на рис. 4.10. Следует также заметить, что расчет оснований и фундаментов с помощью ЭВМ требует предварительной организации необходимых банков данных (массивов информации), хранящихся на магнитных носителях (лентах или дисках), о классификационных характеристиках грунтов оснований, требуемой нормативной информации, включенной в действующие СНиПы, а также справочной информации о конструктивных решениях, применяемых в современном фундаментостроении, включая и основные типоразмеры используемых элементов сборных конструкций.
Источник
Качественное проектирование фундаментов
Проектирование фундаментов – самый главный и важный момент при подготовке строительства домов. Безопасное и долговечное жилье невозможно построить без надежного и прочного основания.
При проектировании фундамента учитываются следующие факторы: результат, полученных в процессе геологических и гидрогеологических изысканий участка, топография участка, планировочного и конструктивного проекта здания или сооружения.
Скрупулезный расчет при проектировании фундамента нужен для любой постройки. Заборы, а тем более, малоэтажные дома не являются исключением. Проект фундамента нужен любому зданию или сооружению.
Факторы, учитываемые при расчетах
При проектировании фундамента учитывается большое число факторов. Однако все расчеты можно начинать только после проведения геодезических изысканий, изучения характера грунтов, уровня залегания грунтовых вод и рельефа местности.
Схема методики расчёта оснований и фундаментов.
Любой правильно спроектированный и заложенный фундамент опирается подошвой в грунтовое основание. Основание должно находиться ниже уровня промерзания грунта. Только таким образом можно предотвратить сезонные подвижки грунта и здания. В противном случае после весеннего вспучивания грунта поврежден будет не только фундамент, но и все строение.
Было бы неправильно делать проект фундамента только из расчета вертикальной нагрузки. Давление массы здания, конечно, преобладает, но и о горизонтальных подвижках забывать не следует. В местностях со сложным рельефом горизонтальные подвижки грунта совсем не редкость. Для предотвращения разрушений вследствие горизонтальных подвижек фундамент обязательно армируется по всему периметру. У столбчатых фундаментов дополнительно создают армированные пояса.
Объем затрат на работы нулевого цикла составляют от 20 до 60% общей стоимости строительства здания. Этот процент полностью зависит от конструктивных особенностей здания и от того, насколько квалифицированно создан проект фундамента. Под индивидуальное жилое строительство фундаменты проектируют поверхностными или заглубленными ниже границы промерзания грунта. Первый проект фундамента используется при строительстве коттеджей или зданий не более чем в два этажа из оцилиндрованного бревна или профилированного бруса. Глубина последних приблизительно на 1,6-1,7 м ниже, чем планировочная отметка земли. Их обычно применяют при строительстве домов или коттеджей с подвальными или цокольными помещениями. Стены таких домов каркасные или каменные, двухслойные или трехслойные.
Предварительные параметры
Схема горизонтальной разметки фундамента: 1 -геодезический колышек, 2. шнур уровня центрального прогона 3. колышки, 4. горизонтальные доски, 5. наружная линия, 6. шнур
Когда создается проект фундамента, определяется его тип, армирование и глубина заложения. Эти параметры необходимые и целиком зависят от:
- результатов, полученных в процессе геологических и гидрогеологических изысканий участка, на котором предполагается постройка;
- топографии участка;
- планировочного и конструктивного проекта здания или сооружения.
Гидрогеологические условия имеют очень большое значение для проектирования надежного, прочного и экономичного фундамента. При проведении изысканий бурят скважины на глубину от 8 до 18 м. Количество скважин варьируется от 3 до 10 в зависимости от площади планируемой застройки.
Для последующего анализа осуществляют отбор монолитных грунтов, грунтов с поврежденной структурой и проб воды для химического анализа. Параллельно определяют глубину залегания грунтовых вод. В результате проведенных химических анализов определяется агрессивность грунтовых вод и степень их агрессии к кабельно-проводниковой продукции. Также назначается марка бетона с указанием степени его водонепроницаемости, указывается отметка уровня вскрытия грунтовых вод и абсолютная отметка этого уровня.
Создавая проект фундаментов, особое внимание уделяют не только геологическому строению грунта, но и условиям залегания его слоев, их толщине и мощности. Эти слои могут быть монолитными, насыпными или почвенно-растительными. В процессе работы над проектом необходимо полностью проработать различные варианты и комплексно решить несколько важных вопросов. Предусмотреть мероприятия по водопонижению и гидроизоляции конструкций, находящихся ниже нулевой отметки. Разработать комплекс мер по предотвращению неравномерных осадок грунта и фундамента, продумать, каким образом защитить бетонные конструкции и кабельно-проводниковые изделия.
В процессе разработки проекта определяется несущая способность основания, что позволит рассчитать фундамент максимально точно. Несущая способность определяется в соответствии со Строительными Нормами и Правилами и Сводом Правил «Проектирование и строительство оснований и фундаментов зданий и сооружений» №50-101 от 2004 г.
Сокращенные положения расчета фундаментов
Схема проектирования фундамента.
Согласно Своду Правил №50-101 от 2004 г. существуют сокращенные предложения по расчету фундаментов. В число расчетных данных входят следующие параметры:
- действие сил распора;
- перераспределение усилий;
- расчет силы продавливания.
Расчет внутренних напряжений производится в системе «основание-фундамент-здание». Коэффициент жесткости, иначе именуемый коэффициентом постели, определяется заранее или последовательными приближениями на основе линейной или нелинейной моделей основания. Последовательные приближения для определения внутренних усилий определяются следующим образом:
- первичное задание коэффициента жесткости;
- предварительный расчет совмещенных перемещений основания и фундамента при воздействии задаваемых нагрузок и с заданным коэффициентом постели;
- расчет перемещений здания с принятой линейной или нелинейной моделью основания.
Второй и третий шаг расчета применяется повторно, до достижения сходимости контрольного параметра.
Некоторые организации увеличивают и расширяют способы воздействия на грунт. Это предпринимается для улучшения устойчивости и прочности блока «основание-фундамент». Вопрос экологии в таком случае выходит на первый план и становится наравне с вопросами прочности и деформации проектируемого фундамента. До настоящего времени грунт в качестве основания рассматривается как элемент, на который допускается любое воздействие, необходимое строителям или проектировщикам. Строящиеся здания и их фундаменты, воздействуя через основание на грунт, оказывают влияние на большую глубину, чем уровень залегания фундамента. Вследствие этого появляются уплотнения, осадки грунта, может потребоваться корректировка режима грунтовых вод.
Проект фундамента по современным правилам создается с соблюдением следующих требований:
- сохранение возможности возврата грунтовых ситуаций в исходное состояние после разборки сооружения вместе с фундаментами по окончании срока его эксплуатации;
- исключение деформационного воздействия или минимальное воздействие на режим грунтовых вод и на основание;
- сокращение трудоемкости и энергетических затрат на разборку фундаментов. Возвращение материалов в строительный цикл по окончании срока эксплуатации.
- использование экологически чистых материалов как в технологиях, закрепляющих грунт, так и в конструкционных материалах;
- применение экологически чистых, не наносящих вреда окружающей среде, технологий устройства фундаментов. Применение экологических методов устройства свай и связанных с их забиванием вибрационными и шумовыми воздействиями.
Завершающая стадия проектирования
Проектирование фундамента – процесс трудоемкий. Но после проведения расчетов на рассмотрение заказчику предоставляется как минимум два варианта проектных решений. Оба решения должны учитывать абсолютно все особенности участка и прочностные характеристики грунта. Из предоставленных вариантов заказчик выберет предпочтительный для него на основании механических и физических свойств материалов и характеристик грунтов.
После предварительного утверждения проект подлежит обязательной доработке с проведением проверочных расчетов. Разрабатывается окончательный проект фундамента, а расчеты прилагаются к проектной документации. Часто встречаются ошибки при разработке мероприятий по защите бетонных конструкций от паводковых и грунтовых вод, от воздействия грунта на подземные конструкции. Довольно часто проектные организации предусматривают дренажные системы водоотведения. Дренажная система, выполненная неверно, или не там, где она необходима, может послужить источником просадки отмосток, систем благоустройства или замачивания стен подвала.
Подобный проект фундамента зачастую не имеет соответствующего технического и экономического обоснования и влечет за собой перерасход материалов и прочих затрат. Он обычно прописывается под конкретного заказчика, желающего увеличить сметную стоимость строительства за счет нецелесообразного увеличения объемов работ.
Основным материалом для заливки фундамента является бетон. Проект фундамента предусматривает, что бетон должен обеспечить достаточные прочность, водонепроницаемость, морозоустойчивость, жесткость и сопротивляемость агрессивным средам и факторам. Готовый бетон или цементную смесь рекомендуется заказывать на заводах. Иногда фундамент возводят из готовых железобетонных блоков.
Также встречаются фундаменты из кирпича или камня с обязательным армированием каркасов. Для деревянного строения применяют столбчатые фундаменты из древесины, которую пропитывают антисептиками.
Возможные ошибки и их последствия
Схема разметки фундамента.
Малейшие неточности, просчеты и ошибки, которые могут быть допущены в процессе проектирования, после закладки фундамента и возведения здания, исправить практически невозможно. Они могут очень отрицательно сказаться на эксплуатации всего сооружения. Процесс проектирования фундамента и комплекс работ по его закладке должен быть предварен грамотно составленным техническим заданием и последующей экспертизой произведенных расчетов и работ.
Вовремя проведенная экспертиза, исполнение рекомендаций относительно проектных решений и соответствие их гидрогеологии помогут избежать излишних затрат на дополнительные объемы работ. Выполнение всех мероприятий, предусмотренных СНиП и прочими нормативными документами, дадут значительную экономию средств.
Только в соблюдении всех годами выработанных требований, от проекта до его сдачи, состоит залог долговечности и прочности фундамента, в сочетании с минимальными затратами на его устройство.
Источник