Проектирование фундаментов основные задачи

Основные сведения о проектировании фундаментов

§ 31. Необходимые исходные данные
Общие сведения. Проект фундамента является частью общего проекта сооружения, но вместе с тем задачи проектирования фундамента решаются самостоятельно на основе исходных данных, не имеющих прямого отношения к надфундаментной части сооружения. Определяющими факторами при проектировании фундамента являются природные условия, к числу которых относятся характер напластования и свойства грунтов, а также воздействие поверхностных и подземных вод на основание и фундамент.

Поскольку фундамент является неотъемлемой частью сооружения, то при решении задач, связанных с его проектированием, учитывают кроме природных условий специфические особенности конструкции и работы надфундаментной части сооружения, а также влияние деформаций основания и фундамента на работу сооружения в целом.

Основными задачами, подлежащими решению в процессе проектирования каждого фундамента, являются: 1) выбор глубины заложения и типа фундамента; 2) выбор конструктивной формы и назначение размеров фундамента; 3) составление вариантов, их технико-экономический анализ и принятие оптимального варианта; 4) проектирование фундамента по принятому варианту. Решение перечисленных задач связано, с одной стороны, с обеспечением необходимой прочности и устойчивости сооружения, а с другой — с принятием наиболее экономичной конструкции фундамента по расходу материалов, затратам труда, стоимости и срокам выполнения работ.

Основания и фундаменты мостов и труб под насыпями следует проектировать на базе необходимых исходных данных, руководствуясь указаниями СНиП 2.05.03—84 «Мосты и трубы», СНиП 2.02.01—83 «Основания зданий и сооружений», СНиП 2.02.03—85 «Свайные фундаменты», СНиП II-18-76 «Основания и фундаменты на вечномерзлых грунтах», СНиП 3.02.01—83 «Основания и фундаменты».

Проект конструкции фундаментов должен содержать чертежи фасада, плана и поперечных разрезов сооружения с фундаментом с показом геологического разреза, характерных уровней поверхностных и подземных вод; чертежи фасада, плана и разрезов фундаментов с показом всех размеров и отметок, необходимых для осуществления фундаментов в натуре. Кроме чертежей в составе проекта должны быть геологический паспорт с отметками расположения всех слоев разведанной толщи грунтов и характеристиками их физико-механических свойств; расчеты конструкции фундаментов и несущей способности оснований.

В проекте производства работ должны содержаться кроме планов строительных площадок чертежи и расчеты устройств, необходимых для возведения фундаментов (подмостей под технологическое оборудование; ограждений котлованов); схемы выполнения основных работ; меры по обеспечению максимальной сохранности окружающей природной среды.

Исходными данными для проектирования фундаментов сооружений служат: 1) материалы геодезической съемки площадки проектируемого сооружения; 2) материалы инженерно-геологических изысканий; 3) сведения о подземных и поверхностных водах; 4) проект надфундаментной части сооружения; 5) сведения о нагрузках, действующих на Сооружение; 6) сведения об опыте возведения и эксплуатации зданий и сооружений, построенных ранее вблизи проектируемого объекта или в других местах, но в аналогичных инженерно-геологических условиях.

Материалы геодезической съемки должны включать план строительной площадки с изображением рельефа, а также всех существующих сооружений, подземных и надземных коммуникаций; профили поверхности площадки в продольном и поперечном направлениях проектируемого сооружения.

Источник

1. Основные задачи проектирования фундаментов, возводимых вблизи существующих зданий

Проектирование фундаментов вблизи существующих зданий на современном уровне должно включать такие конструктивные решения, реализация которых позволит выполнить строительство экономично, в сжатые сроки, с полной гарантией сохранности строительных конструкций существующих зданий от технологических и силовых воздействий со стороны вновь возводимых. Это достигается при совместном учете технического состояния существующего здания, типа проектируемого здания, деформируемости основания, технологии производства работ при устройстве фундаментов [31].

Поэтому при выборе участка застройки и компоновке генерального плана следует учитывать состояние конструкций существующего здания, материалы инженерных и инженерно-геологических изысканий, выполненных до возведения существующих зданий и при подготовке исходных данных для нового строительства, принимая во внимание степень уплотненности грунтов оснований существующими и снесенными постройками. Если грунты основания относятся к сильно или среднесжимаемым (модуль деформации E ≤ 20 МПа), то в экономическом обосновании проекта необходимо учесть удорожание строительства, связанное с осуществлением мероприятий, направленных на обеспечение целостности конструкций существующих зданий при возведении новых на смежных участках.

Требования, предъявляемые к технологии работ по устройству оснований и фундаментов, должны выполняться в полной мере, независимо от сжимаемости грунтов.

Для предотвращения возможности возникновения неблагоприятных явлений, рассмотренных ранее в гл. 1 и 2, рекомендуется использовать систему архитектурно-планировочных, конструктивных, организационных и технологических мероприятий с тем, чтобы обеспечить комплексное решение задач, возникающих при проектировании зданий, располагаемых в непосредственной близости от существующих построек, а также при строительстве зданий в несколько очередей, на всех стадиях разработки проекта и его реализации. При этом важным отправным моментом является определение средней осадки основания проектируемого здания (табл. 4.1).

При разработке проектов зданий следует всемерно облегчать их конструкции в зоне примыкания к существующим постройкам, ограничивать их высоту и размер по ширине, устраивать в зоне примыкания большие проемы высотой в 2—3 этажа, применять эффективные (облегченные) конструкционные материалы. Одной из наиболее эффективных мер является устройство разрыва в плане между фундаментами нового и существующего здания. Необходимый разрыв L должен определяться расчетом осадки методом попыток, в каждой из которых вычисляются дополнительные осадки оснований существующих зданий от загружения смежных площадей новыми постройками.

При проектировании новых зданий следует стремиться к минимальному заглублению в грунт фундаментов подвальных помещений, особенно в местах примыкания их к уже существующим.

Сотников С.Н. Проектирование и возведение фундаментов вблизи существующих сооружений

Источник

Проектирование оснований и фундаментов зданий и сооружений

Залогом качества и долговечности постройки служит грамотное проектирование и устройство оснований и фундаментов, выполненное в соответствии с нормативными требованиями.

На надежность, прочность и стоимость этих частей строения влияет много факторов, которые учитываются индивидуально для каждого объекта. Среди них:

• тип и вид постройки;
• габариты;
• особенности грунтов;
• климатические условия местности.

Современные компьютерные технологии позволяют разрабатывать конструкции любой сложности, что существенно облегчает работы специалистам. При этом важно выполнять задачу таким образом, чтобы сооружение планировалось как единое целое, хотя состоит из трех частей:

• нижней или подошвы, соприкасающейся с почвой, которая является базой для возведения;
• основной, служащей опорой будущей постройки;
• верхней (цоколя) – видимой части, возвышающейся над землей.

Во время закладки первой прослойки, проектировщики учитывают:

Ошибки в расчетах на этом этапе крайне отрицательно сказываются на последующих стадиях строительства, эксплуатации, потому что могут появляться трещины в стенах, обвалы подвальных помещений и возникать другие небезопасные моменты под влиянием неучтенных условий.

Основные положения

Проектирование оснований и фундаментов зданий и сооружений регулируется нормами, установленными действующим законодательством. Согласно СНиП No 50-101 от 2004 года используют сокращенные предписания по расчету согласно следующим параметрам:

• перераспределение усилий;
• действие сил продавливания и распора.

С учетом этих правил при разработке соответствующей документации опираются на требования, чтобы:

• после того как сооружение отработало предполагаемый срок эксплуатации, оставалась возможность возврата грунтов в исходное положение;
• исключить или минимизировать деформационное влияние на грунтовые воды основания;
• сократить трудо- и энергозатраты на возведение фундамента, а также возвратить материалы в цикл строительства после окончания использования;
• в закрепляющих грунт конструкционных технологиях использовать экологически чистые составляющие;
• применять методы, не наносящие вред окружающей среде, в устройстве свай и те, что связаны с воздействиями вибраций и шума при их забивании.

Распределение напряжений в основании зданий и сооружений

Многие строительные компании и подрядные организации расширяют способы влияния на почву. Это нужно для улучшения показателей устойчивости и усиления основного блока.

В этом вопросе важную роль играет экологический аспект, по значимости сравнимый с требованиями прочности и деформации. Возводимые здания и их фундаменты действуют на грунт, оказывая влияние на глубину больше, чем уровень их залегания. Из-за этого возникает осадка почвы, уплотнение, вследствие чего может понадобиться вмешательство в режим подземных вод для его коррекции.

Система расчетов напряжений включает три составляющих:

Заранее определяется коэффициент жесткости, также он может быть найден при помощи последовательных приближений, базирующихся на линейной и нелинейной моделях. ПП для вычисления внутренних усилий определяют по:

• первичному заданию КЖ;
• предварительному расчету совмещенных перемещений при заданных нагрузках и указанному числовому множителю;
• математическим действиям по принятой модели основания.

Последние две стадии могут повторно применяться до того момента, пока контрольный параметр не будет достигнут.

Расчетное сопротивление грунтов оснований

Под этим понятием подразумевают показатели прочности почвы согласно нормативам, которые используются при разработке проекта фундамента для частного дома, жилых многоквартирных зданий, промышленных сооружений и других объектов по СНиП и ТУ. РСГ высчитывают с помощью сложных математических формул и таблиц в зависимости от их:

• естественного состояния;
• свойств;
• характеристик.

Согласно этим правилам и требованиям среднее давление по нижней части (подошве), которое передается постройкой на ГО, должно быть равным или меньшим относительно расчетному сопротивлению почв, расположенных у оснований.

Определение глубины заложения и размеров подошвы

Это является одним из основополагающих факторов, который влияет на долговечность, надежность и эффективность проектных решений в строительстве. Например, возведенные постройки по одной схеме фундамента для дома могут иметь разные показатели ГЗ. Они зависят от:

• гидрологических, геологических условий;
• климата в регионе;
• конструктивных особенностей сооружения;
• нагрузок и направленности действия на основание;
• применяемых методов и технологий выполняемых работ.

При проектировании по возможности глубину заложения подошвы принимают выше уровня подземных вод.

Расчет оснований фундаментов по деформациям

Цель этих вычислений заключается в ограничении искажения всех конструкционных элементов так, чтобы была гарантирована невозможность достигнуть состояния, при котором эксплуатация здания будет затруднена, а также появления недопустимых перемещений, например:

• осадки;
• изменения уровней, положений постройки;
• крена;
• расхода швов.

Это деформации, снижающие долговечность срока пригодности сооружения к использованию. Это подтверждается расчетами усилий, возникающих при взаимодействии сжимаемых оснований и надфундаментной постройки в целом.

Расчет по несущей способности (ОНС)

Цель выполнения таких математических задач – обеспечение устойчивости, прочности фундамента, исключение его сдвига по подошве, опрокидывания.

Вычисления ОНС производят в случаях:

• передачи значительных горизонтальных нагрузок;
• расположения строения на откосе или вблизи него;
• формирования конструкции биогенными и постепенно уплотняющимися глинистыми грунтами;
• сложения основы из скальных почв.

При этом учитывают возможные схемы сдвигов, которые делятся по:

• форме фундамента;
• связям с иными архитектурными деталями сооружения;
• характеру влияний – вертикальности, наклону, эксцентриситету;
• составу земли на местности и ее свойствам.

Только квалифицированные специалисты имеют право проводить соответствующие исследования, так как эти данные являются основой безопасности для будущей эксплуатации здания.

Проектирование фундаментов

В процессе создания генерального плана, служащего руководством к действию подрядной организации, проводят многочисленные изыскания. На основе полученной информации делают соответствующие вычисления, лежащие в основе безопасной и длительной эксплуатации возводимого объекта.

Для разработки проекта используют специализированное компьютерное обеспечение, облегчающее решение задач специалистам, делая расчеты более точными. Программы, используемые для этого:

Это неполный перечень подходящих приложений. С их помощью выполняют задачи любого уровня сложности.

Проектирование осуществляется комплексно, проходя несколько стадий:

• оценка рельефа, включая инженерно-геологические свойства, ознакомление с планом постройки, расчет нагрузок;
• разработка схемы конструкции здания;
• вычисления предельных состояний фундамента для окончательного определения размеров, составления схем и чертежей.

Детальнее об этом можно узнать, изучив пособие по проектированию фундаментов на естественном основании.

Нормативная документация

Любые действия, проводимые на каждом этапе должны подчиняться требованиям, обозначенным в следующих СНиП:

• No2.01.07-85, а также сп No20.13330.2011 «Нагрузки и воздействия»;
• No2.02.01-83 и сп No22.13330.2011 «Основания сооружений и зданий»;
• No2.03.01-84 «Проектирование конструкций из железобетона»;
• No2.02.03-85 и сп No24.13330.2011 «Cвайные фундаменты».

В этих сводах правил указаны принципы и формулы проведения различных расчетов, используемых в строительстве.

Какое программное обеспечение выбрать

Для расчетов и проектирования фундаментов, оснований зданий, сооружений специалисты все больше используют современные разработки в области компьютерных технологий.

Компания ZWSOFT реализует программные продукты для 3D-моделирования, инженерно-конструкторских вычислений, модулей и надстроек, используемых в разных сферах деятельности:

• архитектурной;
• геологической;
• геодезической;
• кадастровой;
• исследовательской и других.

Основной софт – ZWCAD по сути является аналогом ACAD. Он также многофункционален, а стоит дешевле. При покупке ПО учитывайте, что придется совместить пакеты или дополнить базовые версии приложениями.

Рассмотрим его детальнее. Подобное решение для реализации сложнейших задач выпускается в трех версиях:

Standard. Возможны просмотр и редактирование особенностей детали с использованием палитры свойств. Есть опции:

• правильного отображения объектов CAD;
• редактирования;
• настройки чертежа;
• открытия файлов, сохранения в DWG, DXF, DWT;
• работы с COM, LISP, ACTIVEX.

До приобретения пользователь может тестировать демо-версию.

Classic. Этот продукт больше предполагает обучение новичкам. В нем содержится небольшое количество возможностей, но все же предусмотрена поддержка 2D/3D. Обновления больше не выпускаются.

Professional. Для сложных целей, предполагающих детализацию объектов, рекомендуем использовать усовершенствованное программное обеспечение. В Pro представлены все функции предыдущего продукта, и включены дополнительные:

• VBA/.Net/ZRX.;
• редактирование и трехмерное моделирование;
• визуализация 3d объектов;
• совместимость с другими внешними приложениями.

Для разработки проекта фундамента подойдут надстройки, базой для которых служит софт ZWCAD. К ним относят:

• VetCAD++ для ZWCAD – профессиональный набор утилит, помогающий усовершенствовать и ускорить процесс разработки и оформления техдокументации без потери ее качества. Специалистам, которые пользуются им, не приходится делать рутинные и трудоемкие операции для создания чертежей, формирования спецификации, расчета выработки. Это значительно сокращает сроки выполнения поставленных задач.
• СПДС Железобетон – программный пакет, способствующий автоматизации оформления различных документов по строительству. Он действует совместно с надстройкой СПДС GraphiCS к ZWCAD. Здесь представлена подборка из параметрических объектов арматурных изделий и конструкций. Благодаря большому выбору пользователь получает актуальные таблицы спецификаций любых элементов, а также ведомости по расходу материалов.

Компания ЗВСОФТ предлагает выбор для специалистов разного уровня квалификации и сферы деятельности. Выбирайте ПО относительно своих навыков и финансовых возможностей.

Источник