Добавить в закладки
Текущий рейтинг статьи:
Статьи

Проектирование фундаментов: особенности свайных и свайно-винтовых оснований

В бытовом, промышленном и гражданском строительстве одно из важнейших направлений — проектирование фундаментов зданий и подземных сооружений, а также понижение стоимости и повышение надежности сооружений и зданий.

   X

Следует заметить, что 20/30% от общих финансовых затрат, при их возведении, составляет именно цена фундаментов построек.

Сейчас проектирование оснований осуществляется в специальных программах.

Сейчас проектирование оснований осуществляется в специальных программах.

Важные моменты

Минимизация стоимости и достаточный уровень надежности здания, зависят полностью от профессиональности оценки характеристик грунта, вида постройки, а также правильно спроектированных и грамотно сооруженных фундаментов.

Грамотное осуществление работ

Таблица грунтов.

Таблица грунтов.

Все главные элементы основания, а именно: подошва, сам фундамент и его наземная часть, должны составлять одно целое. Иными словами – если неправильно спроектировать одну деталь конструкции, это скажется самым негативным образом на ее остальных частях. Говоря о подошве, следует учитывать, что ее деформация зависит от нагрузок, размера и стройматериала фундамента.

Исходя из этого, в зависимости от свойств почвы конкретного участка, создается схема будущего основания. Главное, что определяется при его проектировании — это глубина заложения, конфигурация, а также размер подошвы. Дополнительно, т. е., по мере необходимости, выбирается сечение фундамента.

Обратите внимание!
Процесс работ включает в себя две стадии.
На первой из них планируется тип сооружения, и выбираются его размеры.
На данном этапе нужно также вычислить допустимый уровень нагрузок на фундаментную подошву.
Вторая стадия состоит из конструирования и расчета основания.

Стадии планирования

Оценка рельефа стройплощадки.

Оценка рельефа стройплощадки.

Последовательность проектирования оснований и фундаментов такова.

  1. Оценивание инженерно-геологических свойств стройплощадки. При этом учитывается рельеф местности, характеристики напластования и возраст грунта. Ход геологических процессов и в связи с этим — их влияние на устойчивость и степень деформации почвы. Определяется уровень подпочвенных вод, их многолетнее и сезонное колебание, а также химическая агрессивность. (см. также статью Какой фундамент сделать при высоком уровне грунтовых вод – практические советы)
  2. Ознакомление с проектом здания. Выявление его особенностей, уточнение размеров, стройматериала основных элементов и конструкций, знакомство с расчетными и конструктивными схемами. Анализ жесткости конструкций и их устойчивости к неравномерной усадке.
  3. Нахождение нагрузок, которые будут действовать на фундамент. Они определяются по итогам статического расчета конструкций либо сбора суммы нагрузок от всех элементов здания, опирающихся на основание.
Схема конструкции основания.

Схема конструкции основания.

  1. Промежуточный выбор размеров, а также конструкции фундамента. Зависит он от предназначения и характеристик наземных элементов здания или сооружения, геологических свойств стройплощадки, условий осуществления работ.
  2. Осуществление проверочных расчетов основания по группе II предельных состояний. Для избранных параметров фундамента и существующего сочетания нагрузок определяется усадка основы. Затем она сравнивается с предельно допустимыми деформациями ее конструкций. По мере необходимости меняются размеры либо побирается иной вид сооружения.
  3. Проведение проверочного расчета основы и здания на их устойчивость. Когда по конкретным условиям устойчивости в конструкцию необходимо внести изменения, то их надо привязать к требованиям проекта по возможным деформациям.
Предельные состояния фундамента.

Предельные состояния фундамента.

  1. Окончательное определение размеров основания, которые удовлетворяют двум группам его предельных состояний.
  2. Составление всех нужных схем и чертежей.

Используемая документация

Все расчеты, когда осуществляется проектирование, должны производиться, исходя из действующих на территории России нормативных документов:

  • СНиП №2.01.07-85, а также СП №20.13330.2011 «Нагрузки и воздействия»;
  • СНиП №2.02.01-83 и СП №22.13330.2011 «Основания сооружений и зданий»;
  • СНиП №2.02.03-85 и СП №24.13330.2011 «Свайные фундаменты»;
  • СНиП №2.03.01-84 «Проектирование конструкций из железобетона».

О проектировании свайных оснований

  Реклама


 
Варианты свайных фундаментов.

Варианты свайных фундаментов.

В качестве примера опишем, как производится проектирование фундамента дома, имеющего основой винтовые сваи. Они представляют собой опоры для фундамента, которые состоят из стальной лопасти в виде винта и трубчатого ствола из металла. Они погружаются в грунт при помощи завинчивания.

Сбор нагрузок

  1. На этой стадии определяется масса 1 м2 перекрытий и покрытий, фасадных и несущих конструкций здания, а также вычисляются полезные нагрузки.
  2. Полученные данные представляются в виде таблицы. Составы перекрытий/покрытий определяются по разделу АР («Архитектурные решения»). Параметры несущих элементов — по итогам конструктивных расчетов.
  3. Если расчет основания нужен для промышленных механизмов и машин, то проект составляется, исходя из ТЗ (технического задания), а также схем нагрузок, которые выдаются заказчиком.
  4. Для продолжения сбора нагрузок на основание применяются разнообразные компьютерные КЭК (конечно-элементный комплекс). Они нужны, чтобы смоделировать несущие конструкции сооружения. Это могут быть программы «Tower 6», «Lira 9.6», «Scad 11.0», «Ansys 9.0», «MicroFE» и пр.
  5. Значения полезных и постоянных нагрузок после их сбора оформляются в виде таблицы.

Моделирование работы основания

Модель работы основы.

Модель работы основы.

Смоделировать функционирование фундамента можно разными методами. Наиболее актуальная проблема, при этом — как моделировать поведение грунта.

Эту задачу можно решить такими способами:

  • определить его характеристики при помощи коэффициентов постели (для плитных и комбинированных оснований);
  • с помощью условных пружинок, податливость которых задана, она находится при испытаниях свай;
  • создав условные жесткие закрепления (до практических испытаний), данный способ также актуален для свайных оснований.

Самое реалистичное моделирование взаимодействия наземных частей и фундамента построек — это определение свойств грунта способом объемных элементов. При этом можно использовать «модель Кулона-Мора», а также упрочняющий аналог «HSM». Подобные работы возможны в перечисленных выше программах. Помимо них — в «Plaxis 3D Foundation», «Abaqus» и «Midas GTS».

Когда параметры нагрузок на обрезе основания будут найдены, нужно осуществить 3-D моделирование взаимодействия фундамента с почвой. Лучше всего его проработать в программе «Plaxis 3-D Foundation». Она наиболее реалистично отражает работу основания и поведение наземных конструкций: их крены, неравномерную усадку и пр.

На этой стадии, когда осуществляется проектирование свайных фундаментов, вычисляются усадки постройки, а также основополагающие усилия в фундаменте. Например – параметры изгибающих моментов в двух плоскостях X и Y. Далее выбирается тип армирования, разрабатываются узлы, и проектируется сам фундамент.

Корректирование свайного поля и осуществление проекта

На фото чертеж свайного поля.

На фото чертеж свайного поля.

На данной стадии необходимо осуществить предварительные испытания опор. Их должно быть не меньше двух.

В ходе данной стадии вычисляется несущая способность столбов. Если это необходимо — производится корректирование свайного поля. В итоге осуществленных испытаний, создается график зависимости параметров винтовых сваи от нагрузки на них.

Конкретные шаги при планировании свайно-винтовых оснований

Часть расчета параметров опоры.

Часть расчета параметров опоры.

Несущая способность свай винтового типа зависима от вида почвы. Например, опоры №108 могут выдерживать до 3 тонн нагрузок, а аналоги №2500 – до 17 тонн.

Когда осуществляется проектирование свайного фундамента, исходя из существующих нагрузок, его надо планировать в виде:

  • одиночно стоящих опор;
  • свайных лент, в этом случае под наружные и внутренние стены построек подводятся столбы в один ряд, два и больше;
  • опорных кустов, они монтируются под колонны, сваи тогда располагаются на стройплощадке в прямоугольной, квадратной либо трапецеидальной форме;
  • сплошного поля свай, такие конструкции, вблизи существующих зданий, создаются под массивные здания и связываются ростверком по их периметру, он может быть, в зависимости от проекта постройки ленточным, стаканным либо плитным. (см. также статью Как сделать столбчатый фундамент с ростверком своими руками)

Когда производится проектирование и устройство свайных фундаментов, нужно принимать во внимание такие данные:

  • конструктивную схему планируемой постройки;
  • габариты несущих конструкций и их стройматериал;
  • наличие и параметры приближения подвальных помещений к осям дома и его фундамента;
  • нагрузки на основание от несущих конструкций;
  • местоположение заводского оборудования (если осуществляется промышленное строительство) и уровень нагрузок, которые передаются от него на элементы здания;
  • степень требований к предельным усадкам, а также кренам здания и фундамента.

Обратите внимание!
Количество опор в фундаменте и габариты их, необходимо определять, исходя из максимальной прочности их материала, а также грунта, учитывая предельные перегрузки конечных свай.

Винтовые сваи.

Винтовые сваи.

Кроме этого, определение размеров и конструкции свай должно производиться, исходя из величин и векторов нагрузок на основу сооружения и технологии возведения постройки. Сопряжение опор и ростверка может быть как жестким, так свободно опирающимся.

Следует учитывать, что инструкция предписывает для сооружения оснований деревянных и каркасных домов, в один или два этажа, использовать опоры СВС 108. При этом промежуток меж их осями не должен превышать 3 м.

Для обустройства фундаментов кирпичных, блочных, а также многоэтажных построек необходимо применять винтовые опоры, маркированные от СВС 133 и выше. Их конкретная марка определяется при вычислении несущей способности поля свай.

Сбор нагрузок на опоры.

Сбор нагрузок на опоры.

Расстояние меж осями опор не должно быть свыше 3 м. Они должны быть связаны сплошным ростверком. Его подошва должна опираться на почву либо ее наиболее прочный глубинный слой. Армировать ростверк необходимо пространственными каркасами или, при монтаже плит перекрытия, двутавром либо швеллером.

Длина свай сможет быть от половины до полной ширины фундамента. А расстояние меж их осями — 5/7 диаметров опор и больше.

Методика вычисления усадки подобных фундаментов основана на суммарном определении жесткости плиты и свай. В данном случае, если в работу основания включена плита, на опорные столбы приходится около 85% общих нагрузок, а на плиту, соответственно -15%.

Если необходимо укрепить фундамент сооружения либо здания, то используются сваи СВС133 или СВС108. Это нужно уточнять, когда производится расчет несущей способности поля свай. В качестве ростверка можно использовать брус, швеллер либо двутавр.

Свая с оголовком.

Свая с оголовком.

Устройство опор может осуществляться из-под внешней стены постройки. Разбивку осей нового свайного основания надо проводить, закрепляя относительно дома оси всех рядов опор. Оголовки для винтовых столбов используются при обустройстве ростверка из брусьев, бревен (в этом случае к оголовку прикрепляется штанга резьбового типа, а ось избирается от оси здания) и двутавра.

При помещении опор в план нужно добиваться их минимального количества в свайных группах (т.е., кустах). Либо надо делать максимально возможный шаг столбов в лентах, стараясь оптимально использовать определенную в проекте несущую способность свай.

Обратите внимание!
Не допускайте перегрузку опор от длительных и постоянных нагрузок больше чем на 5 процентов, а от кратких нагрузок на 20%.

Допустимо также и жесткое сопряжение при помощи сваривания своими руками закладных металлических элементов. При этом должна быть обеспечена достаточная прочность. Возведение свайных фундаментов без ростверка крайне нежелательно.

Использовать сваи для малоэтажных построек можно при глубине их погружения в почву не меньше, чем на полтора метра и ниже уровня замерзания.

Нормативная документация.

Нормативная документация.

Проект основания должен учитывать требования таких документов:

  • СНиП №2.02.03-85;
  • СП №50-102-2003;
  • СНиП №23-01-99;
  • ГОСТ №10705-80;
  • ГОСТ №3262-75.

Вывод

Создание проекта фундамента – процесс сложный и ответственный. Поэтому данную работу лучше всего доверить профессионалам. Тогда вы будете спокойны за то, что она будет сделана правильно. В представленном видео в этой статье вы найдете дополнительную информацию по данной теме.



Добавить в избранное Версия для печати
Поделитесь:
Рейтинг статьи:
Опубликовано: 17.03.2014

Оставить комментарий

ОБЯЗАТЕЛЬНО приложите ФОТО проблемы - так ответ эксперта будет гораздо точней

Оставляя комментарий, Вы принимаете пользовательское соглашение

Ваше имя:
Ваш e-mail:




Top