чем обусловлена осадка фундамента
Варианты расчета осадки фундаментов методом послойного суммирования
Деформации строения происходят по причине опускания, крена или выгиба основания. Для предупреждения делают расчет осадки фундамента, при котором вычисляют величину оседания, кривизну наклона, очертания области проседания. По итогам геодезических исследований вычерчивают графики развития деформации, профили изменений по осям и уровням здания. Для сбора нагрузок вычерчивают эпюры, которые используют в расчете.
Основные причины осадки фундамента
Почва под подошвой деформируется при получении добавочных напряжений, если они превышают давление от собственного веса грунта. В результате объем земли уменьшается за счет уменьшения пор, развиваются искажения в пространстве.
Остаточные просадки превышают упругие деформации, поэтому искажения почвы под действием неравномерного давления относят к категории осадок уплотнения. Показатель неодинаков из-за разнохарактерности почвенных условий и неравномерности напряжения. Неоднородность грунта обуславливается присутствием вспучивающихся слоев, неравномерным залеганием пластов и их различной толщиной.
Нагрузка передается неравномерно, так как фундаменты воспринимают нагрузку в разное время строительства. Основное давление получают вертикальные конструкции, кровля и от них ленточный фундамент, а перекрытия с балками, перегородки, оборудование нагружаются позднее. Одни опоры делают с уширенной подошвой по отношению к другим, поэтому происходит неравномерная осадка фундамента.
Влияние грунтов на состояние опор для дома
В земле под подошвой развиваются осадки выпирания, которые чаще образуются под краями. Давления перераспределяются по низу фундамента и возникают пластические искажения. Дальнейший рост давления ведет к расширению области деформации и появляется опасность вспучивания почвы из-под подошвы.
Расструктурирование грунта также ведет к созданию опасных зон. Риск возникает при рытье котлована, траншей. При этом обнажается внутренняя структура земли, и на нее влияют негативные факторы, которые ранее сдерживались.
Осадка грунта зависит от следующих условий:
Строение грунта нарушается из-за погодных влияний на открытые срезы, динамического напряжения от работы механизмов, подземных газов и влаги. Промерзание увеличивает объем увлажненных слоев и развивает силы пучения, которые иногда превышают осадку ленточного фундамента от внешних влияний. Выпячивание земли негативно влияет при строительстве и при эксплуатации постройки.
Влияние грунтов на фундамент уменьшают устройством подошвы ниже отметки промерзания и обработкой боковых сторон опоры. Используются битум, солярка, отсыпка пазух делается землей, которая не характеризуется вспучиванием.
Методы определения осадки фундамента
В расчетах чаще всего рассматривается проседание уплотнения, которое возникает от искажения грунта под влиянием нагрузки на основание. Это осадка фундамента, которая развивается медленно, иногда тянется 2 – 3 года после начала эксплуатации строения.
Существует 17 вариантов подсчета просадок, но на практике расчет ведется несколькими способами:
Конструкция сооружения испытывает наибольший крен, изгиб или кручение при абсолютной просадке в исходе времени стабилизации. Деформации называют конечными или просто осадками, их величина определяется как результат проведения подсчетов.
Осадка фундамента показывает всецелое перемещение по вертикали из-за искажения толщи почвы основания, которое медленно растягивается во времени. Осадка грунтового слоя говорит о величине уменьшения тучности из-за деформации земли в этой области. Анализ вариантов расчета займет много времени, но короткое описание основных методов выглядит приемлемым.
Послойное суммирование
В расчете принимают участие данные о размере фундаментной подошвы, глубине заложения и определяется среднее значение давления под опорой, для которого собираются нагрузки от веса строения и основы здания.
Составляют эпюры естественного и вспомогательного давления, откуда берут значения добавочной вертикальной нагрузки по подошве. По формуле высчитывают высоту элементарного грунтового слоя. Для запаса увеличивают значение вдвое.
Строят эпюру добавочных нагрузок по вертикали от внешних факторов влияния в толще грунта под подошвой свайных и ленточных опор, для построения берут сведения из таблицы №2 СНиП 2.02.01 – 1983. Нижний край сжимаемого пласта находят по пересечению двух эпюр. Осадка определяется с опусканием деформационного модуля на границе слоев. В расчете учитывают среднюю силу в каждом слое и его высоту.
Средняя осадка в результате расчета осадки фундамента методом послойного суммирования не должна превышать предельно допустимые нормативы для строений определенного типа и вида грунта.
Эквивалентный слой
Метод Н. А. Цыгановича применяется для нахождения просадок гибких ленточных опор и для изучения воздействия осадки близлежащих фундаментов. Вычисление осадки способом эквивалентного слоя позволяет определить смещение основания в различных точках, а также в угловых областях и в зоне краевых нагрузок.
Метод предполагает стандартные разработанные схемы по нахождению равноценного пласта на разных участках основания. Эта методика используется для определения просадки опор с учетом воздействия расположенных неподалеку фундаментов. Алгебраическая сумма высот равнозначных слоев почвы в разных участках дает представление о конечном показателе осадки.
Вариант используется для фундаментов небольшой высоты в условиях городского строительства, когда рядом находятся основания существующих сооружений. Способ хорошо работает в условиях стабильных грунтов с небольшими деформациями при сжимаемости.
Расчет при слоистом напластовании грунтов
Слоистость напластования проявляется, если прочные грунты разделяются маломощными прослойками. Используется несущая способность стабильной почвы, но требуется проверка прочности подстилающего пласта или его укрепление до надежного положения. Значение общего касательного и нормального пучения бывает таким, что превышает вес стандартной пятиэтажки.
Расчет в нестабильных грунтах предполагает определение глубины залегания подошвы так, чтобы она находилась ниже отметки промерзания. Пучатся текучие и мягкопластичные глины, а также суглинки и пылеватые пески.
Расчет осадок в слоисто напластованных почвах ведется двумя способами:
Второй вариант увеличивает трудоемкость вычислений. Приблизительное усреднение допускается, т.к. учитывается малая точность нахождения значений сжимаемости. Регламент учитывает силу отдельных пластов в напряженном состоянии. Используются стандартные формулы для подсчета характеристик уплотнения в первом приближении. Осреднение проводится в рамках расчетного показателя сжимаемости.
По методу Егорова
Глубина уплотняемой области по СНиП 50.101. – 2004 находится с большим заделом прочности, т.к. при ее применении учитывается, что почва всегда представлена твердыми глинами или крупнообломочными грунтами. К. Е. Егоров предложил в виде модели брать характеристики упругого пласта и учитывать разницу осадки глины и песчанистого основания.
Практическое наблюдение за просадками строений показали правильность метода Егорова. Результаты анализировали и пришли к выводу, что для опор с шириной подошвы или радиусом меньше 10 метров все варианты дают аналогичные результаты осадки. Исключение составляют просадки глин.
Рекомендации по закладке бетона
Монолитные конструкции бетонируют в разборной опалубке из унифицированных частей. Способ укладки и транспортировки смеси выбирают с учетом минимального количества перегрузок.
Бетон подают в нескольких вариантах:
Перемещение краном удобно, т.к. используется независимо от объемов фундамента и одновременно подает арматуру для каркаса. Закладку бетона в труднодоступные области проводят легкими съемными транспортерами или виброжелобами.
Расчет крена фундамента
Наклон опоры вызывается внецентренным действием внешних факторов (изгибающий момент) или влиянием рядом стоящих фундаментов. Крен может возникнуть от неоднородности почвы под подошвой. Формулы для расчета наклона основы строения регламентируются в СНиП 2.02.01 – 1983.
В расчет принимается деформационный модуль и коэффициент Пуассона:
Модуль искажения принимается по специальным таблицам для определенного вида грунта. Учитывается ширина и площадь подошвы фундамента, высчитывается абсолютное и добавочное давление на основание. Расчет ведется для стороны прямоугольной конструкции, в отношении которой работает изгибающий момент. Если в надземной части не предполагается деформационного поворота, расчет крена не делается.
Ошибки, после которых происходит осадка фундамента
Осадка фундамента
Грунтовая порода относится к неоднородной субстанции. Она подвижна, реагирует на подтопления, грунтовые воды, проявляясь пучинистостью. Для любого строения необходима надежная фундаментная конструкция. В каждой местности грунт обладает своими свойствами, в зависимости от которых со временем происходит проседание основы. Поэтому осадка рассчитывается с учетом характеристик грунта.
Если расчет выполнен неправильно, то происходит неравномерная просадка, что приводит к появлению трещин, угрозе разрушения постройки. Осадка фундамента считается довольно важным параметром, который с течением времени изменяется.
Причины неравномерного проседания почвы:
Различают грунт естественный и искусственный. В первом случае порода залегает под основанием здания, сооружения. Она обеспечивает равномерную устойчивость. К искусственному виду относится специально упрочненный, утрамбованный грунт.
Пучинистость или непучинистость почвы также относится к важной характеристике грунтовой породы. Она может быть скальной, глинистой, крупнообломочной (галька, гравий), песчаной, хрупким суглинком, супесью.
Фундамент – это важная составляющая возводимой постройки. Ее надежность, устойчивость во многом зависит от правильного расчета осадки, разновидности грунтовой породы.
Основание под здание может быть:
Свайный фундамент
Для неустойчивых почв свайная опора – это наиболее надежный вариант. Он экономичен, способствует сохранности здания. Фундамент на сваях представляет собой конструкцию, состоящую из опор, погруженных в землю. Монтаж подобного вида основания производится достаточно быстро с минимальным объемом земляных работ. Формируя свайную конструкцию, не приходится рыть котлован.
Свайный фундамент считается устойчивым базисом. Грамотное проектирование и профессиональный монтаж позволит создать крепкую опору для дома.
Такое основание подходит для местностей, где преобладает подтопленная, слабая почва.
К слабым видам пород относятся:
Для залегающих глубоко твердых грунтов базовая основа под дом является идеальным решением. Следует отметить экономичность такого фундаментного сооружения при сравнении его с конструкциями небольшого заглубления.
Элементами такого основания являются крепкие столбы, углубленные в грунт. Эти детали и являются сваями. Они принимают на себя и равномерно распределяют нагрузки на землю. Для повышения расчетных нагрузок важной составляющей свайного фундамента является ростверк.
На монтажные работы по укреплению свай времени уходит немного. Для заглубления опор применяется специальное оборудование.
Сваи для фундаментной конструкции изготавливаются из качественных материалов. Выбор того или другого вида колонн зависит от возможных нагрузок на основу, используемой технологии монтажа, геологических особенностей местности, где ведется строительство.
Свайные опоры применяют и в частном, и в промышленном строительстве. Наиболее часто подобная технология используется при возведении коттеджей, дачных домов.
Итак, преимущества свайного основания:
Заказать свайный фундамент можно в компании Эндбери. Здесь налажено производство винтовых и железобетонных свай. Надежные свайные конструкции не подвержены усадке, поскольку на объект строительства они поступают в созревшем, готовом виде.
Бывают естественные осадки, которые происходят в результате объясняемых физических явлений. Существуют определенные нормы на прогнозируемое проседание. Например, имеются предельно допустимые значения для разных видов оснований. Для возведенных железобетонных сооружений допускается просадка на 8 см, деревянные постройки могут проседать до 15 сантиметров.После завершения строительства нового здания просадка на однородной почве может составить до 12 сантиметров. По нормам при неоднородном грунте осадка бывает до 5 сантиметров без последствий. Однако дальнейшее проседание становится опасным для несущих конструкций.
Виды нагрузок
Осадка фундамента рассчитывается с учетом типа почвы, поведения породы под действием нагрузок, формы основания. В зависимости от этих параметров происходят различные фазы деформаций:
Если допущены неточности в расчетах, то итогом строительства может стать возникновение аварийных ситуаций. А причиной этому будет непредусмотренная осадка фундамента.
Разрушения происходят при:
Аварийные неравномерные осадки возникают из-за неоднородной структуры основания, характеристики которой не учитывались в процессе строительства. К неравномерным нагрузкам может привести долгострой. При этом часть дома построена, а другая нет.
В зонах затопления потоки воды перемещают частицы грунта. Такое явление называется суффозией, в результате чего возникают неравномерные осадки.
Расчетные ошибки приводят к неправильному распределению нагрузок. Вместо того, чтобы осуществлять равномерное воздействие, происходит смещение сил в центральную часть фундаментной основы. Нередко к негативным явлениям приводит экономия при использовании материала в процессе строительства фундамента.
Просчеты могут произойти в процессе рытья котлована, если изъят лишний грунт. Утрамбованная песчано-щебневая подушка не обладает полноценными качествами грунта, поэтому в расчетах возможны ошибки.
Расчет осадки
Чтобы обеспечить безопасность эксплуатации здания, при проектировании расчет осадки является важной мерой. Сегодня существует около двадцати официальных методик для определения степени проседания. При расчете осадки у ленточного и свайного основания имеются свои особенности.
Перед возведением фундаментной конструкции специалисты изучают грунтовые условия. Чаще всего расчет масштабов осадки выполняется по технологии послойного суммирования, эквивалентного слоя.
Послойное суммирование
Этот способ достаточно распространен и считается основным. Он подходит для определения проседания фундаментной конструкции ограниченных размеров.
Если размер существенно превышает мощность сжимаемой грунтовой прослойки, то считается, что сжатие происходит без бокового расширения. При этом используются известные зависимости и специальный алгоритм расчета.
Условно принимают основание опор за монолитную конструкцию, размеры которой снимаются по крайним точкам. Если полученные параметры выше предельных размеров, то следует увеличить длину свай, чтобы повысить прочность основания.
Инженерные расчеты являются довольно сложным процессом. Особенно для проблемных грунтов. Обязательно учитывается глубина заложения, устанавливаются глубинные пределы суммирования.
Мощность толщи, сжимаемой под нагрузкой, возрастает при увеличении давления от веса постройки и размеров площади, а снижается при заглублении фундамента,, форма которого также оказывает влияние. На разной глубине происходит различное затухание напряжений.
Для каждого случая применяется свой вариант расчета. Но сегодня благодаря компьютерным программам процессы проектирования стали проще. Осадка фундамента играет важную роль при выполнении проекта. На нее следует обращать особое внимание. Этот параметр оказывает существенное влияние на прочность конструкции
Осадка фундамента
Статья про осадку фундамента, причины возникновения, меры предупреждения.
Осадка фундамента – вертикальное его перемещение в результате деформации слоёв грунта, расположенных ниже, чем подошва фундамента. Наиболее распространённый и чаще всего проявляющийся дефект фундамента любого типа – процесс неравномерного проседания основания постройки. Именно вследствие неравномерной осадки фундамента, проявляющейся из-за осадочных процессов грунта, возникает такое неприятное явление, как трещины основания и стен строения, которые могут послужить результатом возникновения более негативных последствий. Самым распространённым проявлением просадки основания являются перекосы здания.
Осадка фундамента – причины возникновения
Следствием осадочных процессов, протекающих в районе фундамента здания, могут быть многочисленные факторы, среди которых наиболее распространёнными являются:
Сюда же можно включить экономию на рабочей силе – осадка фундамента может быть и результатом работы неквалифицированных работников, не знакомых со всеми нюансами, которыми сопровождается любой технологический процесс укладки фундамента.
Небольшое финансирование строительства зачастую приводит к неверным расчётам глубины укладки фундамента в почве – основание, уложенное намного выше требуемой глубины, весьма сложно переделать, и исправление подобной ошибки последующими ремонтными работами практически невозможно. Именно для этого нужно весьма скрупулёзно подходить к вопросам выбора рабочего персонала и обеспечения строительства всеми материалами и оборудованием.
Правильное устройство дренажной системы, обладающей эффективностью, выполняется на начальных этапах возведения здания и позволяет полностью устранить ряд проблем, порой возникающих у владельцев участков.
Устройство дренажа на участке с уже имеющимся строением имеет ряд трудностей, для решения которых, безусловно, необходимы дополнительные расходы. Для того чтобы решить данную проблему силами самой природы, можно попробовать посадить вокруг дома на участке побольше деревьев, которые достаточно быстро поглощают влагу из почвы благодаря своей корневой системе. Но, конечно же, лучшее решение — дренажные системы.
Но всё же более частой причиной осадки фундамента является возникновение дефектов в его устройстве, проявлением которых становится неверный подбор стройматериалов.
Устранить этот недостаток можно лишь капитальным ремонтом, но и он не всегда приносит пользу. Гарантией того, что испорченный фундамент будет приведён в порядок, может быть лишь полная замена всего основания. Подобную операцию можно выполнить, используя специальную технологию, являющуюся на сегодняшний день весьма дорогостоящей.
Подобная проблема решается определённой процедурой, заключающейся в насыщении почвы, которая располагается под основанием и на некотором расстоянии от него, «молоком из цемента».
Осадка фундамента: особенности оснований и виды нагрузок
Дата публикации: 13 января 2019
Автор: Всеволод Рублев
Целью написания настоящей статьи послужили частые вопросы наших клиентов. К сожалению, многие по-прежнему считают, что фундамент представляет собой монолитные блоки или столбы, удерживающие конструкцию «в отрыве от земли». И чем массивней и прочней фундамент, тем якобы надежнее строение. Таким образом он расценивается как некая отдельная конструкция, которая изготавливается по проверенному типовому шаблону. И которую можно установить где угодно, придав ей дополнительную прочность и усиление. Это не так. Дальше мы расскажем почему.
СОДЕРЖАНИЕ
Основа здания или строения – это грунт. А фундамент выполняет функцию посредника, сообщая грунту сумму нагрузок. Поэтому крайне важно понимать какая почва расположена на месте возведения постройки и какие у нее свойства. Изучением типов, свойств и поведения почвы при нагрузках занимается инженерная наука – механика грунтов. Основным свойством поведения грунтов является осадка. Методики расчета осадки позволяют выполнять расчеты фунд-ов, подбирать для них материал, прогнозировать срок эксплуатации здания, учитывать внешние факторы и дополнительные воздействия на сооружение в процессе эксплуатации. Механика грунтов наука точная, и понятна для инженеров, строителей, геологов. Она изобилует формулами и узкоспециальными терминами, разобраться в которых любителю не просто. Поэтому в статье мы сделаем попытку объяснить правила, методики и принципы на которых основывается современное фундаментостроение. Простым и доступным для понимания языком. Дадим определение таким понятиям как: осадка, просадка, основание, предельное состояние, способ послойного суммирования, эквивалентный слой, полупространство, САПР-платформа, CAD система, и многим другим.
Особенности грунта оснований
Основание фундамента – это массив грунта, на который опирается фундамент. Через фундамент оно воспринимает нагрузки от здания. Со временем постоянно действующие нагрузки вызывают в нем напряженность. А при достижении некоторого критического значения напряженность в основ-ии приводит к его деформации. Взаимодействие основ-я с фунд-ом вызывает деформации уже в нем, а тот передает их остальным конструкциям здания. Таким образом, основание должно иметь необходимый запас прочности на весь период эксплуатации дома, давать равномерную осадку, быть устойчивым к дополнительным нагрузкам и воздействиям. Основания бывают естественными и искусственными. Они отличаются по структуре: слоистые или однородные. Естественные основания – это типы грунтов, обладающие достаточной несущей способностью без усиления. Искусственные грунты – слабые, они не способны в естественном состоянии нести требуемые нагрузки, обладают неравномерными и значительными осадками. Поэтому их необходимо искусственно укреплять.
Что такое осадка фундамента и что на нее влияет?
Грунт состоит из разных частиц, отличных по химическому составу, размеру и прочности – зёрен. Пространство между зернами заполнено воздухом и водой. Прослойка почвы между фунд-ом и основ-ем испытывает сильное давление на сжатие. В результате такого сжатия грунт равномерно уплотняется и здание дает «осадку».
Что такое осадка фундамента?
Осадкой называют процесс постепенного погружения здания в землю за счет уплотнения слоя почвы между подошвой фунд-та и основ-ем. Осадка здания не изменяет структуру грунта. И это отличает ее от процесса просадки.
На степень осадки влияет неоднородность грунта, различное содержание в нем воды и воздуха, наличие примесей, неравномерная деформация, глубина промерзания, химические процессы в почве. Если осадка происходит неравномерно с изменением структуры грунта, то ее называют – просадкой.
Причины появления осадки
Главная причина появления осадки – это уплотнение грунта основания под весом здания. Уплотнение происходит за счет сокращения свободного пространства между частицами. Процесс уплотнения называется сжатием. Сжатие грунта возникает при некоторых условиях, оказывающих на него воздействие. Степень сжатия и деформации рассчитывается по специальным формулам, по принципу: деформации в грунте вызванные весом конструкции должны превышать деформации от собственного веса. Иными словами, напряжение, передаваемое от фундамента к основ-ю должно превышать собственное напряжение в самом основ-ии.
Методы расчета осадки
Расчет осадки начинают с определения предельных состояний. Для этого используют две группы характеристик. Первая группа предельных состояний решает задачу по обеспечению прочности и устойчивости оснований, предотвращению опрокидывания и сдвига фундамента по подошве. Первая группа определяет несущие способности фунд-ов и основ-ий. Вторая группа ограничивает перемещение фунд-ов предельными значениями деформаций. Обеспечивает зданию равномерную и контролируемую ос-ку. Исключает появление просадок, кренов и трещин в следствии неравномерной осадки.
Осадки могут быть равномерными и неравномерными. К причинам неравномерной осадки относят неоднородность напряжений в грунте от здания и неравномерную сжимаемость грунтов в основании. При расчете учитывают следующие виды деформаций: осадку, просадку, подъем, оседание, горизонтальное перемещение. Далее, мы рассмотрим методы расчета осадки способом послойного суммирования и способом эквивалентного слоя. И не сильно углубляясь в техническую часть с формулами сравним их возможности.
Предельное состояние – неудовлетворительное состояние конструкций здания, при котором невозможна его эксплуатация.
Способ послойного суммирования
Способ послойного суммирования применяется для расчета ос-ки слоистых оснований и считается основным расчетным методом СНиП по их определению. В основу способа положен принцип линейной деформации сплошной среды, основанной на законе Гука для одноосного сжатия.
Условия и допущения при использовании метода:
Формула расчета осадки способом послойного суммирования:
Принцип способа послойного суммирования: толщу почвы подверженную сжатию разделяют на несколько слоев. Такие слои называются активными. Для каждого активного слоя определяется вертикальное напряжение от собственного веса. Результаты суммируются.
Метод послойного суммирования можно считать универсальным способом. Он достаточно прост и понятен, но обладает низкой точностью и основан на допущениях. Данный метод применяют для расчета сравнительно небольших фунд-ов малой площади. Не подходит для основ-ий, пласты которых образованы плотными слабо сжимаемыми грунтами.
Способ эквивалентного слоя
Способ эквивалентного слоя применяется для расчета осадки слоистых и однородных оснований. Впервые был сформулирован и применен русским советским ученым Николаем Александровичем Цытовичем. Его метод позволяет определять ос-ку с учетом ограниченного бокового расширения и рассчитывать ее протекание во времени. Эквивалентным слоем называют такую толщу почвы, ос-ка которой при сплошной и равномерной нагрузке на ее поверхность равна ос-ке грунтового полупространства.
Условия и допущения при использовании метода:
Формулы расчета осадки способом эквивалентного слоя:
для однородного основ-я –
для слоистого основ-я –
Принцип способа эквивалентного слоя: на основании теоремы о среднем коэффициенте фильтрации и относительной сжимаемости основ-я, привести сложную пространственную задачу к одномерной плоскости, к эквиваленту. Определить мощность эквивалентного слоя.
Для однородных грунтов способ является строгим решением, применяемым как теория упругости. Для слоистых метод приближенный. Способ эквивалентного слоя Цытовича находится между методом послойного суммирования и строгими аналитическими решениями. Он подходит для решения большинства стандартных задач при условии, что площадь подошвы менее 50 м 2
Полупространство – это геометрическая фигура, ограниченная гиперплоскостью в пространстве для которой выполняется ряд условий.
Допустимая величина осадки
Допустимую величину осадки рассчитывают в индивидуальном порядке по предельным состояниям оснований. Величина допустимой осадки – это совокупность следующих факторов:
Нормативная осадка фундамента – регламентируется проектными данными, на основ-ии инженерных расчетов и геологических изысканий. Максимальная осадка определяется предельным состоянием основания.
Виды нагрузок на фундаменты
Нагрузки подразделяют на постоянные и временные. К постоянным нагрузкам относят вес конструкций, давление почвы, давление грунтовых вод. Временные нагрузки бывают длительного воздействия, кратковременного и особого. Длительными временными нагрузками принято считать вес оборудования и материалов внутри здания. К кратковременным нагрузкам относят климатические и сезонные воздействия (снег, дождь, ветер), а также прочие нагрузки, действующие непродолжительное время. Особое воздействие на здание и основание оказывают сейсмическая активность земной коры, геологические взрывы, просадка основания при затоплении, близость здания к объектам инфраструктуры (метро, железная дорога, аэропорт, завод и пр.).
Виды постоянных нагрузок на фундаменты могут быть нормативными и расчетными. Если для нагрузки имеется нормативное значение, то умножая его на коэффициент надежности получают расчетное значение. Коэффициенты надежности по нагрузке для различных предельных состояний и расчетных ситуаций отличаются. Временные нагрузки, зависящие от территориальных климатических условий, допускается определять по расчетному периоду их повторяемости. Значения кратковременных нагрузок устанавливают с учетом допустимого времени нарушения условий нормальной эксплуатации здания. Особые нагрузки устанавливают в соответствующих нормативных документах СНиП II-7-81* СП 14.13330.2014.
Согласно СНиП 2.02.01-83 проектирование фунд-ов и основ-ий без соответствующего инженерно-геологического обоснования не допускается.
Глубина заложения фундаментов
Условия, определяющие глубину заложения фундаментов:
Для районов, на которых глубина сезонного промерзания менее 2,5 м нормативное значение определяют по формуле:
Отдельно стоит рассмотреть последний пункт перечисленных условий, а именно глубину сезонного промерзания почвы. Ее нормативную глубину устанавливают по среднему значению максимального ежегодного промерзания в течение 10 лет. Те почвы, для которых данные многолетних наблюдений по промерзанию отсутствуют, определяют на основ-ии теплотехнических расчетов.
Фундамент неглубокого заложения располагают выше уровня примерзания на глубине 0,5-0,7 м. Подходит для пучинистых грунтов и малоэтажного строительства. Для устройства мелко заглубленного фундамента обычно применяют ленточный тип из железобетона. Может быть монолитным, сборным, или сборно-монолитным. Также, для фундамента неглубокого заложения используют столбчатый тип с ростверком или монолитную железобетонную плиту.
При проектировании мелко заглубленных фунд-ов на пучинистых грунтах должен быть предусмотрен ряд мероприятий:
Для изготовления мелкозаглубленного фунд-та на сильнопучинистых грунтах следует применять тяжелый бетон класса В15. Марка бетона по морозостойкости и водонепроницаемости должна назначаться в соответствии с требованиями СНиП 2.03.01-84*.
Фундамент глубокого заложения располагают ниже уровня примерзания на глубине 0,7-2 м для ленточных и столбчатых типов, 2-15 и более метров для свайных. Глубоко заглубленные фундаменты способны решать практически любые по сложности задачи. Они сейсмически устойчивые, способны нести повышенные нагрузки, подходят для любых видов грунта. На фунд-ты глубокого заложения опираются многоэтажные конструкции. Благодаря тому, что опорная подошва фунд-ов глубокого заложения расположена ниже уровня промерзания она практически не испытывает вертикальное давление в процессе пучения грунта основания.
Применение фунд-ов глубокого заглубления оправдано в следующих условиях:
Для изготовления мелкозаглубленного фундамента на сильнопучинистых грунтах следует применять тяжелый бетон класса В15. Марка бетона по морозостойкости и водонепроницаемости должна назначаться в соответствии с требованиями СНиП 2.03.01-84*.
Специальные фундаменты относятся к типу фунд-ов глубокого заложения. Применяют в особых условиях, в основном при строительстве тяжелых жилых или промышленных зданий. Специальные фунд-ты изготавливают одним из трех основных способов: методом погружения глубоких опор или опускных колодцев, заглублением стен в землю.
Глубокая опора – это готовая бетонная или металлическая свая диаметром от 1-го метра и длинной более 15-ти метров. Принцип устройства фундамента на глубоких опорах аналогичен свайному или столбчатому. Но отличается большим размером и диаметром опор. Погружение сваи в землю происходит постепенно, в процессе забивания ее мощным гидромолотом. Также, глубокие опоры изготавливают по принципу буронабивных свай, с армированием и бетонированием в скважине. При помощи низкочастотного вибропогружателя в скважину или в землю погружают тонкостенную трубчатую оболочку, затем заливают бетоном.
Опускной колодец – это железобетонное изделие в форме кольца или прямоугольника. На плоскости поверхности основ-я изготавливают первый такой элемент без заглубления. Затем начинают выемку грунта в его внутреннем пространстве. Под тяжестью собственного веса элемент фунд-та опускается в землю. После погружения на необходимую глубину, элемент наращивают сверху и продолжают выемку грунта. Этот процесс повторяется многократно, пока не будет достигнута расчетная глубина.
Заглубление стены в грунт – процесс создания железобетонной стены прямо в почве. Для этого по контуру будущего здания вырывается глубокая траншея высотой в несколько этажей. В траншею загружают арматурный каркас и заливают бетон. Далее во внутреннем пространстве производят выемку грунта, подготовку, уплотнение и заливку основания.
Расчет осадки фундамента
Начиная с 80-х годов, расчет ос-ки фунд-та вручную по формулам, заменили расчетом в специализированных программных комплексах – САПР. Такое программное обеспечение позволяет создавать объемно-планировочные архитектурные решения. Проектировать и рассчитывать основания, конструкции, материалы, стоимость строительства, уровень механизации, и многое другое. САПР-платформа (английский аналог CAD) – это компьютерная программа, состоящая из множества связанных программных модулей. Ее широкий инструментарий позволяет решать обширный круг задач: дизайн, конструирование, проектирование, производство, строительство.
САПР или CAD system – система автоматизированного проектирования, представляет собой программный комплекс (ПК). Наиболее популярные программные комплексы: ArchiCAD, AutoCAD, ПК Лира, Компас, nanoCAD. Применение автоматизированных систем проектирования повышает точность расчетов, сокращает трудоемкость процесса вычислений, уменьшает сроки и себестоимость работ. Методы математического моделирования в САПР заменяют полностью или частично необходимость проведения полевых испытаний. Позволяют рассчитать экономическую целесообразность и эффективность для процесса изготовления или строительства конечного изделия. Далее мы предлагаем вам рассмотреть принципы моделирования на примере наиболее популярного программного комплекса Лира.
Рассмотрим определение величины ос-ки ленточного фундамента на примере расчета плоской рамы. Плоская рама – это стержневая металлическая или железобетонная конструкция, состоящая из вертикальных и горизонтальных элементов: колонн и ригелей, соединенных между собой под прямым углом или посредством шарниров. Плоская рама является расчетной схемой конструкции, ее механической моделью, заменяющей при расчетах саму эту конструкцию. Пример использования плоской рамы и расчета совместной работы каркаса с основанием можно посмотреть в видеоролике, ниже.
Расчет осадки ленточного фундамента в ПК Лира:
Программный комплекс Лира появился в 1960-х годах в СССР и разрабатывался для расчета конструкций. На сегодняшний день ПК Лира состоит из нескольких продуктов:
В ПК «Лира-САПР» расчет основания производится на основе трехмерной модели грунта методом численного моделирования. А его объемная модель создается в системе «ГРУНТ», на основ-ии инженерно-геологических исследований. При статическом расчете конструкции для неоднородного основания используют несколько видов приближения (аппроксимации) конечных элементов: одноузловые, пластичные, объемные. Пользователь программного комплекса может выбирать и применять любой из них к своей модели. Также, в ПК есть возможность выбрать метод расчета осадки основ-я. Сравнительный анализ получаемых данных при различных вариантах моделирования позволяет определять характеристики почвы, выбирать подходящий тип фунд-та, рассчитывать максимальные значения осадки.
Пример определения величины осадки ленточного фундамента содержит большое количество формул, коэффициентов, значений и терминов. А сам процесс расчета может занимать от 5 до 20 и более страниц печатного текста. Углубиться в данный вопрос помогут тематические учебники и методические пособия, которые имеются в большом количестве в сети Интернет. Без знания основ 90% информации об определении ос-ки в любом программном комплексе не доступно для понимания. Расчет величины ос-ки неразрывно связан с общим расчетом основания и всех конструкций: фундамент, колонны, ригеля, перекрытия.
Как избежать чрезмерной осадки фундамента?
Расчет ос-ки основывается на понимании принципов механики грунтов, квалифицированном проектировании несущих конструкций, знании стандартов, норм и правил. Эти и другие объективные факторы в совокупности с субъективным опытом в конструировании и проектировании помогут избежать чрезмерной осадки фундамента, появления кренов и просадок во время строительства и эксплуатации здания.
В заключение статьи хочется отметить тот факт, что за последние десятилетия мало что изменилось в сферах гражданского и промышленного проектирования и строительства. Теоретические методы и принципы, разработанные в прошлые эпохи, остаются неизменны. Новые материалы, инструменты и технологии позволяют решать те же задачи в гораздо меньшие сроки, повышать эффективность и точность. А главное, новые технологии повышают уровень безопасности и срок эксплуатации объекта строительства.
Понравилась эта статья? Поделись важной информацией с друзьями в социальных сетях: