Корзина
37 отзывов
+380 (67) 760-76-88
Контакты
ПП Будпостач: газобетон и газоблок по оптовой цене
Наличие документов
Знак Наличие документов означает, что компания загрузила свидетельство о государственной регистрации для подтверждения своего юридического статуса компании или физического лица-предпринимателя.
+380675486412kyivstar
+380677607688kyivstar
+380660875308мтс
+380662600001МТС
+380445675357укртелеком
Александр Здоров, Дарья, Виктория, Надежда, Оксана.
УкраинаКиевул. Бориспольская 10 ком 6 (Дом культуры Днепр) напротив радио завода
Карта

Расчет оснований фундаментов

Конструкция фундамента При расчете оснований фундаментов зданий и сооружений необходимо учитывать разность осадок близко расположенных сооружений с различающимися между собой нагрузками на грунт, загрузку территории вблизи от существующих...

Расчет оснований фундаментов

Расчет оснований производят по второй группе предельных состояний (по деформациям) — для всех зданий и сооружений, если основание сложено нескальными грунтами; по первой группе (по несущей способности) — если необходимо обеспечить прочность и устойчивость основания, не допустить сдвиг или опрокидывание, если на основание передаются регулярно действующие горизонтальные нагрузки (подпорные стенки и др.), если основания ограничены откосами или сложены скальными грунтами. Для оснований из нескальных пород рассчитывают осадки фундаментов и учитывают их неравномерность. Задачей расчета оснований по деформациям является ограничение деформаций надфундаментных конструкций пределами, гарантирующими от появления недопустимых для нормальной эксплуатации конструкций трещин и повреждений, а также изменений проектных уровней и положений.

Нормы разрешают для отдельных видов зданий и грунтовых напластований не рассчитывать осадки и их неравномерность при одновременном выполнении следующих условий:

  1. грунтовые условия площадки строительства соответствуют одному из указанных далее видов;
  2. инженерно-геологические условия площадки строительства соответствуют области применения типового проекта по п. 5.5.49 СП 50-101-2004;
  3. среднее давление по подошве фундаментов не превышает расчетного сопротивления грунта;
  4. степень изменчивости сжимаемости основания (отношение наибольшего значения приведенного по глубине модуля деформации грунтов основания в пределах плана сооружения к наименьшему значению) меньше предельной по п. 5.5.49 в СП 50-101-2004;
  5. площади отдельных фундаментов под несущими конструкциями отличаются не более чем в 2 раза.

Здания и грунты, для которых не обязателен расчет осадок фундаментов (исключая производственные здания с нагрузками на полы более 20 кПа (2 тс/м2)):

1) промышленные здания: одноэтажные с несущими конструкциями, малочувствительными к неравномерным осадкам (например, стальной или железобетонный каркас на отдельно стоящих фундаментах с шарнирно опертыми фермами, ригелями), или, с мостовыми кранами грузоподъемностью до 50 т включительно; многоэтажные высотой до шести этажей включительно с сеткой  колонн не более 6x9 м;

2) жилые и общественные здания: многоэтажные прямоугольной формы в плане без перепадов по высоте с полным каркасом и бескаркасные с несущими крупноблочными, кирпичными или другими видами каменных стен, а также со стенами из крупных панелей (протяженные многосекционные высотой до девяти этажей включительно; несблокированные башенного типа высотой до 14 этажей включительно).

 

Виды грунтов основания:

  1. крупнообломочные грунты при содержании заполнителяменее 40%;
  2. пески любой крупности, кроме пылеватых, плотные и средней плотности;
  3. пески любой крупности, только плотные;
  4. пески любой крупности, только средней плотности при коэффициенте пористости е < 0,65;
  5. супеси при е < 0,65, суглинки при е < 0,85 и глины при е < < 0,95, если диапазон изменения коэффициента пористости этих грунтов на площадке не превышает 0,2 и Д < 0,5;
  6. пески (кроме пылеватых) при е < 0,7 в сочетании с глинистыми грунтами при е < 0,5 и 11 < 0,5 независимо от порядка их залегания.

При расчете оснований фундаментов зданий и сооружений необходимо учитывать разность осадок близко расположенных сооружений с различающимися между собой нагрузками на грунт, загрузку территории вблизи от существующих фундаментов насыпями и т. д. В этом случае надо определить величину дополнительных осадок и кренов (при односторонней пригрузке) существующих фундаментов. При этом упругие осадки, вызываемые действием кратковременных нагрузок, могут не учитываться. Если рассчитанные осадки фундаментов, их разность, крены, а также вызванные ими относительный прогиб и уклоны превышают предельные значения, то нужно увеличить глубину заложения, размеры подошвы фундамента, предусмотреть упрочнение грунта, принять конструктивные мероприятия, повышающие общую жесткость здания и его элементов, или, наоборот, придать зданию большую гибкость (нечувствительность к неравномерным осадкам).

Деформации основания в зависимости от причин их возникновения подразделяются на деформации от внешней нагрузки (осадки, просадки, горизонтальные перемещения) и деформации, не связанные с действием внешней нагрузки (оседания, просадки от собственного веса, подъемы и др.)

Существуют следующие виды деформаций оснований фундаментов от внешней нагрузки:

  1. абсолютные осадки;
  2. средние осадки;
  3. относительная неравномерность осадок;
  4. крен;
  5. относительный прогиб или выгиб;
  6. кривизна участка здания;
  7. относительный угол закручивания сооружения;
  8. горизонтальное перемещение фундамента.

Наиболее важны для нормальной эксплуатации здания прогиб, выгиб, перекос, крен фундамента или сооружения, скручивание, горизонтальные перемещения фундаментов или сооружения в целом. Перемещения фундаментов, а также сооружений характеризуются абсолютными смещениями (осадками и др.), средними значениями и неравномерностью осадок (смещений). Абсолютные осадки рассматриваются для отдельных фундаментов. Максимальную величину абсолютной осадки находят для самых неблагоприятных грунтовых условий для данного фундамента.

Величина средней осадки I определяется как средневзвешенное значение абсолютных осадок отдельных фундаментов, имеющих общую надземную конструкцию. Предельная величина деформаций оснований определяется достижением предела эксплуатационной пригодности надфундаментной конструкции. Эта величина деформации основания устанавливается с учетом влияния осадок, горизонтальных смещений, поворотов и деформаций тела фундаментов на напряженное состояние конструкций и на условия эксплуатации зданий и сооружений и связанных с ними устройств. Деформации оснований учитываются в необходимых случаях раздельно во время строительства и в период эксплуатации зданий и сооружений. Предельные величины деформаций оснований зтих фундаментов зданий и сооружений, специально не приспособленных к неравномерным осадкам, за время строительства в эксплуатации не должны превышать предельных значений.

Если основание сложено по всей площади здания или сооружения из грунтов однородного горизонтального напластования, сжимаемость которых с глубиной не увеличивается, то расчет оснований по деформациям разрешается проводить по величинам средних осадок оснований.

В ряде случаев учитывают развитие деформации оснований во времени, в том числе раздельно для периодов строительства и эксплуатации. Кроме загрузки основания давлением, передаваемым рассчитываемым фундаментом, учитывается влияние загружения соседних фундаментов и поверхности грунта около фундаментов. Если сооружение возводится до затухания деформаций грунтов под действием веса насыпи при подсыпке территории, то эти деформации также учитываются при расчете. Если в ходе строительства фундаменты загружаются не одновременно, то необходимо оценивать неравномерность деформаций соседних фундаментов при строительстве.

Основным методом определения конечной осадки, рекомендуемым СП 50-101-2004 и СНиП 2.02.01-83, является метод послойного суммирования, базирующийся на определении вертикальных нормальных напряжений а:р в основании по теории линейно-деформируемого полупространства. При этом допускается: распределение напряжений в толще неоднородных оснований принимать, как для однородной изотропной среды; осадки отдельных слоев определять по модулям деформации, установленным для каждого слоя.

Осадка определяется по величине напряжений, влияние остальных компонентов напряжений не учитывается. Для нахождения осадок необходимо знать напряжения в грунте, возникающие от собственного веса грунта, характер распределения напряжений по подошве фундамента, распределение напряжений в основании, от давления, передаваемого фундаментом. Напряжения в массиве грунта определяют исходя из решений математической теории упругости.

При наличии в пределах сжимаемой толщи слоя грунта, более слабого по несущей способности, чем вышележащие слои, необходимо выяснить влияние этого слабого слоя не деформацию основания здания или сооружения. Расчет деформации такого слоя слабого грунта возможен лишь в том случае, если полное давление от нормативных нагрузок на кровле этого слоя не превышает нормативного давления для условного фундамента, опирающегося на этот слой. В случае нескольких слоев напряжения от каждого слоя грунта суммируются. Если часть грунта находится на водоупоре, то ниже уровня грунтовых вод удельный вес грунта принимается с учетом взвешивающего действия воды, а напряжение на верхней границе водоупора увеличивается на величину давления воды.

Сбор нагрузок, действующих на основание в плоскости подошвы фундамента, производится в соответствии со статической схемой сооружения (расположение несущих стен и колонн, балок и плит перекрытий и др.). При расчете оснований неразрезных и рамных конструкций сбор нагрузок можно производить без учета перемещений опор, вызываемых осадками основания, и без учета неразрезности конструкций. Современные компьютерные программы расчета позволяют учитывать совместное деформирование здания и грунта, что повышает точность расчета.

Значения нормативных нагрузок определяют согласно указаниям СНиП 2.01.07-85. Для упрощения расчета по деформациям разрешается определять суммарную нормативную нагрузку на основание по усилиям от расчетных нагрузок путем их деления на осредненный коэффициент надежности по нагрузке. Нормативные давления на грунты основания под существующими фундаментами принимаются (при надстройке или реконструкции зданий, изменении нагрузок на перекрытие, повышении грузоподъемности кранов и т.д.) в соответствии с состоянием плотности и влажности грунтов под фундаментами, которые выявляют при их дополнительном исследовании, проводимом в связи с изменением нагрузок на фундаменты.

Нормативное давление на основание зависит не только от характеристик грунта, но и от глубины заложения и ширины фундамента. Вследствие этого определение размеров подошвы фундамента производится путем последовательного подбора. Нормативные и расчетные характеристики грунтов определяют с учетом природного напряженного состояния грунта, а также возможного его изменения в процессе строительства и эксплуатации, по данным исследований грунтов. За нормативную характеристику данного грунта принимается среднее значение характеристики, полученное по данным испытаний на образцах в количестве, достаточном для статистического обобщения. Расчетные характеристики грунта определяют как произведение его нормативной характеристики на коэффициент надежности по нагрузке, а в необходимых случаях — на коэффициент условий работы.

Характеристики грунтов в расчетах оснований должны определяться, как правило, по результатам исследований. Для предварительных расчетов, а также для назначения характеристик грунтов, входящих в расчеты оснований фундаментов зданий и сооружений II ...IV классов, можно принимать значения удельного сцепления с, угла внутреннего трения Ф и модуля деформации Е по таблицам. Имеются таблицы нормативных значений удельного сцепления с, угла внутреннего трения ф, модуля общей деформации Е песчаных грунтов четвертичных отложений.

Определение величины осадки отдельных фундаментов или фундамента с учетом влияния давлений в основании, вызванном нагрузкой от соседних фундаментов, проводят в следующем порядке:

  1. контуры фундамента наносят на геологический разрез основания;
  2. основание фундаментов разделяют на горизонтальные слои, однородные по сжимаемости, толщина которых не должна превышать 0,4 минимальной ширины рассчитываемых фундаментов;
  3. вычисляют нормальные давления, возникающие в точках пересечения вертикальной оси, проходящей через центр тяжести подошвы фундамента, с границами выделенных слоев основания (как от рассматриваемого фундамента, так и от соседних в случае учета влияния последних);
  4. устанавливают величину сжимаемой зоны, принимая суммарное давление в случае учета влияния соседних фундаментов;
  5. осадку отдельного фундамента, определяют по формуле.

Крены фундаментов, получаемые в результате их взаимного влияния, определяют путем расчета осадок их краев. Для этого вертикальные нормальные давления вычисляются для точек основания, лежащих на пересечении горизонтальных границ выделенных слоев основания с вертикалями, проходящими через края рассчитываемых фундаментов.

 

Типичные ошибки стрительства фундаментов, пути недопущения и устранения их последствий.

Типичные ошибки

Последствия ошибок

Пути недопущения и устранения их последствий

Использование при проведении изысканий устаревших нормативных документов и назначение в отчетах несущего слоя, рекомендуемого типа фундамента, расчетного сопротивления грунта, назначаемых по интуиции на основе предыдущего опыта
 

Назначение неоптимального варианта фундамента, неточный выбор несущего слоя, неправильный расчет размеров фундамента
 

Несущий слой следует назначать при проектировании фундаментов; расчетное сопротивление грунта рассчитывается исходя из его характеристик и применяемых конструкций и размеров фундаментов;рекомендуемый тип фундамента определяется из вариантного технико-экономического анализа
 

Назначение глубины скважин при изысканиях без учета требований проектировщиков
 

Неизвестна глубина сжимаемой толщи — невозможен точный расчет осадок, затруднено назначение оптимального варианта фундамента
 

Глубина скважин назначается с уче том требований проектной органи зации с учетом норм проектирования
 

Назначение инженерно-геологиче ских условий площадки строительства без специальных изысканий по аналогии с результатами изысканий на построенных поблизости объектах
 

Назначение неоптимального варианта фундамента, проектирование фундаментов с заниженной или завышенной несущей способностью. Необходимость затрат на усиление фундаментов
 

Проведение изысканий на всех площадках строительства, особенно при нерегулярном залегании слоев грунта, при наличии уклонов рельефа местности, пойм рек и т.д.
 

Недостаточный объем изысканий, редкое расположение скважин и шурфов, недостаточная глубина, неполная характеристика свойств грунтов
 

Неполное представление о неоднородности грунтов и неравномерности напластований, что может привести к прогибу или перегибу здания, появлению трещин, необходимости сдвижки строящегося объекта и срубки большого объема свай и т.д.
 

Проведение изысканий в полном объеме
 


Вследствие неточности исходных данных для проектирования
 

Типичные ошибки Последствия ошибок Пути недопущения и устранения их последствий

Неточные данные о нагрузках и других воздействиях (например, выдача только статических нагрузок от оборудования, которое в действительности создает и динамические нагрузки; не указывается возможность агрессивных воздействий технологических жидкостей на грунт при их аварийном выбросе; не указывается односторонний нагрев фундамента и др.)
 

Необходимость последующего усиления фундаментов под оборудование (переход от жесткой схемы к гибкой, или наоборот; увеличение или уменьшение массы фундамента; устройство виброгасителей и др.). Пучение грунта, подъем фундаментов при аварийных выбросах агрессивных жидкостей, нарушение нормальной эксплуатации здания; трешинообразование при одностороннем нагреве
 

Представление полных данных о силовых и других воздействиях на фундаменты. Проектирование фунда ментов с учетом этих воздействий (устройство гибких или массивных фундаментов, зашита специальным покрытием в месте возможного выброса агрессивных жидкостей, защита фундаментов от одностороннего нагрева или его учет при проектировании
 

Неточные данные о расположении и размерах фундаментов ранее построенных объектов, подземных коммуникаций, расположенных вблизи проектируемого объекта
 

Неточное или неправильное назна чение отметок подошвы фундамен тов, возможные деформационные воздействия на фундаменты и кон струкции здания
 

Представление полных данных о расположении и размерах ранее построенных близко расположенных фун даментов и подземных коммуникаций (каналов, тоннелей, трубопро водов и др.)
 

Неточные данные об условиях эксплуатации фундаментов
 

Неучет при проектировании возможных дополнительных силовых и других воздействий на фундаменты
 

Представление полных данных о возможных дополнительных силовых и других воздействиях на фундаменты
 


При проведении расчетов фундаментов

Типичные ошибки Последствия ошибок Пути недопущения и устранения их последствий

Использование неточных расчетных схем (чрезмерно усложненные или упрощенные расчетные схемы, не отражающие фактического состояния грунта и фундамента, не учи тывающие трещинообразование, перераспределение контактных давлений, реализацию распора, внецентренную нагрузку и т.д.)
 

Отличие значений и знаков момен тов (для статически неопределимых фундаментных плит), неправильное размещение арматуры, ее перерас ход, снижение фактической прочности и трещиностойкости или их необоснованное повышение
 

Применение методов расчета, учитывающих действительную работу железобетона и грунта. Использование готовых программ расчета на ЭВМ, учитывающих действительную работу железобе тона и грунта
 

Неучет в расчете возможных фактических условий производства работ (например, промораживания грунта под подошвой фундаментов под внутренние стены и колонны при их мелком заложении)
 

Дополнительные деформационные воздействия на фундаменты и конструкции здания в связи с промораживанием и оттаиванием основания. Необходимость проведения ремонта
 

Учет всех особенностей последу ющего производства работ при расчете фундаментов
 

Неучет в расчете возможных воздействий при эксплуатации (например, динамические воздействия больше грузного транспорта на фундаменты, силовое воздействие дополнительного пригруза грунта, действие сил отрицательного трения на сваи и др.)
 

Дополнительные деформационные и силовые воздействия на фундаменты и конструкции здания
 

Учет при проектировании всех возможных воздействий на конструкции фундаментов
 

Проведение неполных расчетов (не полный расчет хрупкой прочности, неучет распора и т.д.)
 

Возможное исчерпание прочности фундаментов
 

Подробный расчет конструкций фундаментов
 


При производстве работ

Типичные ошибки Последствия ошибок Пути недопущения и устранения их последствий

Недопустимые отклонения прочностных характеристик бетона и стали от проектных
 

Снижение прочности и трешиностойкости конструкций, возможное хрупкое или вязкое разрушение всего сооружения вследствие разрушения фундамента
 

Инструментальный контроль характеристик материалов при производстве работ
 

Недопустимые отклонения геометрических размеров (сечений бетона, положения фундаментов относительно осей здания, положения арматуры)
 

Снижение прочности и трещиностой кости, действие дополнительных усилий на фундаменты (моментов), возможное хрупкое или вязкое разрушение фундамента
 

Инструментальный контроль геометрических характеристик фундаментов
 

Уменьшение расчетных сечений бетона вследствие отсутствия ухода за свежеуложенным бетоном, промораживания
 

Снижение прочности и трещиностойкости, возможное хрупкое разрушение
 

Тщательное выполнение норм и правил производства работ
 

Разрушение структуры грунта в котловане вследствие инсоляции, обводнения, высыхания и набухания
 

Дополнительные осадки фундамента, деформационные воздействия на здание
 

Принятие мер по предотвращению расструктуривания грунта в котловане
 

Промораживание дна котлована
 

То же
 

Защита дна котлована от промораживания
 

Неучет отличия фактических грунтов в основании фундаментов от заложенных в проекте, отсутствие авторского надзора при вскрытии котлована.
 

Дополнительные осадки, деформационные воздействия на фундаменты и здание, действие дополнительных усилий в конструкциях здания
 

Тщательный авторский надзор, проверка соответствия проектных и фактических грунтовых условий, внесе ние необходимых изменений в проект при их отличии. Проведение освидетельствования грунтов котловна.
 

Попадание под подошву фундамен тов промороженного неуплотненного (рыхлого) водонасыщенного грунта (наблюдается при разработке котлованов в зимних условиях)
 

Дополнительные осадки, деформационные воздействия на фундаменты и здание
 

Тщательный контроль котлована перед устройством фундаментов
 

Недостаточно тщательная заделка стаканного стыка колонн и фундаментов
 

Изменение расчетной схемы колонн и фундаментов
 

Контроль качества
 

Недостаточное уплотнение обратной засыпки пазух фундаментов
 

Осадка поверхности пола над фундаментами
 

То же
 


При эксплуатации объекта

Типичные ошибки Последствия ошибок Пути недопущения и устранения их последствий

Загрузка территории вблизи фундаментов
 

Передача дополнительной нагрузки на фундамент; осадка фундамента, превышающая расчетную; появление трещин в надфундаментной конструкции
 

Дополнительный пригруз должен быть учтен в расчетах; загрузка сверх расчетной величины недопустима
 

Строительство нового сооружения рядом со старым без специального расчета и возможного усиления ранее построенных фундаментов
 

Передача дополнительной нагрузки на фундаменты старого здания, дополнительная осадка или крен обоих зданий, появление трещин, необхо димость ремонта и усиления
 

Проведение предварительных расчетов; усиление фундаментов при соответствующем обосновании расчетом
 

Подъем уровня грунтовых вод вследствие поступления технологических стоков в грунт
 

Дополнительная осадка или просадка грунта, необходимость ремонта
 

Учет возможного подъема уровня грунтовых вод при проектировании
 

Передача неучтенных в расчете на грузок и воздействий на фундаменты (например, загрузка перекрытий сверх расчетной нагрузки, надстройка здания без расчета, установка дополнительного оборудования с динамическими нагрузками, строительство дополнительных внутренних стен и перегородок, устройство новых каналов, приямков и подпорных стен рядом с фундаментами, что ведет к изменению ранее принятой расчетной схем фундамента, оголение стволов свай при разработке новых котлованов)
 

Дополнительные осадки, трешинообразование в фундаментах и конструкциях здания
 

Учет возможных силовых и других воздействий при проектировании фундаментов. Недопущения действия неучтенных в расчете силовых и других факторов без соответству ющего расчетного обоснования с возможными мероприятиями по усилению фундаментов. Следует учитывать возможность передачи на основание повышенных нагрузок
 

Замачивание грунта агрессивными стоками
 

Преждевременное разрушение фундаментов
 

Проектирование защитных мероприятий при соответствующем обосновании
 

 

Виды деформаций оснований и сооружений и причины развития неравномерных осадок.

Во время строительства и эксплуатации сооружений грунты основания деформируются, что, как правило, приводит к развитию неравномерных осадок фундаментов и, соответственно, сооружений.

В связи с этим может возникнуть и часто возникает необходимость в обследовании оснований и фундаментов или сооружения в целом. Программа, объем и методы обследования намечаются в зависимости от того, для каких целей ведется обследование, каков характер здания, его состояние, в какой период произошли деформации и т. п.

Аварии и деформации зданий и сооружений происходят не столько из-за ошибок в инженерных расчетах надземных конструкций, сколько из-за просчетов, допускаемых при проектировании (около 18%) и возведении (около 80%) фундаментов. Еще в 1570 г. выдающийся итальянский архитектор и строитель Палладио в трактате «Четыре книги об архитектуре» писал, что «...из ошибок, происходящих на постройке, наиболее пагубны те, которые касаются фундамента, так как они влекут за собой гибель всего здания и исправляются с величайшим трудом».

Ежегодные результаты Госглавэкспертизы Украины свидетельствуют о массовом характере грубых нарушений норм и правил проектирования и строительства, в т. ч. связанных с обеспечением надежности оснований и фундаментов сооружений различного назначения.

Опыт показывает, что повреждения конструкций или авария здания редко происходят по какой-либо одной причине. Обычно это результат взаимодействия многих факторов, один из которых может играть решающую роль. Установление главной причины деформации здания является довольно сложной задачей, разрешение которой требует от специалиста всестороннего учета работы конструкций здания и его основания, а также тщательного изучения обстоятельств, вызвавших развитие деформаций.

При появлении аварий или деформации зданий и сооружений необходимо руководствоваться «Положением о порядке расследования причин аварий зданий и сооружений, их частей и конструктивных элементов на территории Украины.

При неравномерных конечных осадках и неравномерном затухании их во времени основания опускаются на различную величину, вызывая перераспределение усилий и деформаций в надземных частях зданий и сооружений. Неравномерные осадки ухудшают эксплуатацию сооружений, вызывают перенапряжение в отдельных конструкциях и элементах и их повреждение. Поэтому предельные величины неравномерных осадок устанавливаются не только по эксплуатационным (физиологи ческим, эстетико-психологическим) и технологическим требованиям, но и по прочности, деформации (трещинностойкости) и устойчивости сооружений.

Полные деформации сооружения и его фундамента складываются из отдельных деформаций, которые происходят от различных условий загружения и различных сочетаний нагрузок и др.

Основными причинами развития неравномерных осадок уплотнения являются неоднородность основания и неоднородность напряженного состояния.

К неоднородности основания относятся: выклинивание слоев под отдельными частями здания, линзообразное залегание грунтов, неодинаковая толщина слоев, различие в плотности грунта, использование различных слоев грунта под отдельными частями здания (скала и сжимаемый грунт, скопление валунов, старые фундаменты) и др.

Неоднородность напряженного состояния грунтов в основании обуславливается неодинаковой загрузкой фундаментов, взаимным влиянием загрузки соседних фундаментов, неодновременной консолидацией грунтов в основании и пр.

Развитие неравномерных осадок уплотнения обычно не заканчивается в период строительства, а продолжается в первые годы или же десятилетия эксплуатации (на пылевато-глинистых грунтах).

Неравномерные осадки разуплотнения связаны с откопкой котлована и уменьшением напряжений ниже его дна. Величина их неравномерности зависит от неоднородности основания и изменения напряженного состояния при откопке (глубины котлована, наличия подземных вод и других факторов). Эти осадки обычно заканчиваются в период строительства.

Неравномерные осадки выпирания связаны с развитием пластических деформаций грунта основания. Они могут развиваться, если давление по подошве фундамента превышает расчетное сопротивление грунта. Это чаще всего происходит при увеличении нагрузки на фундаменты во время эксплуатации зданий (при заниженной величине заглубления подошвы фундамента по отношению к полу подвала).

Неравномерные осадки расструктуривания связаны с нарушением структуры природного грунта в период производства строительных работ, особенно работ нулевого цикла. Развитие осадки расструктуривания, как правило, заканчивается в период строительства и значительно реже — в первые годы эксплуатации.

Неравномерные осадки в период эксплуатации зданий могут развиваться под воздействием уплотнения грунтов, различных вод (грунтовых, ливневых, производственных), ослабления подземными и котлованными выработками, динамики, геологических процессов и других факторов.

Следует учитывать три характеристики осадок сооружения:

1) максимальную величину осадки;

2) разность осадок соседних частей, которая приводит к их относительному повороту;

3) разность осадок фундамента, которая приводит к деформациям и искажениям всей конструкции. В зависимости от характера сооружения, его чувствительности воздействие двух последних величин может иметь серьезные последствия.

Общая величина осадки, не ведущая к повреждению здания, может быть достаточно большой, если она равномерная. Например, Национальный музей искусств в Мехико за время своего существования (построен в 1909 г.) дал осадку в 3,6 м и, несмотря на это, нет никаких признаков деформации самого здания. Однако при большой величине осадки могут повреждаться входы, пристройки, санитарно-технические коммуникации, дренажные и другие устройства.

Неравномерная же осадка отдельных частей и сооружения в целом имеет обычно более серьезные последствия. Она является одним из главных факторов, влияющих на прочность и эксплуатационную пригодность зданий.

Классификация видов неравномерных деформаций зданий и причин, их вызывающих может служить основой для диагностики повреждений зданий и сооружений.

При наличии достаточно большой толщи однородных пылевато-глинистых грунтов и равномерно приложенной нагрузки по длине здания происходит блюдцеобразное понижение поверхности (прогиб), которое распространяется иногда далеко за пределы загруженной площадки. Средняя часть здания вогнута, а края наклоняются к центру загруженной площадки. Такой характер деформации объясняется тем, что на угловых участках нагрузка распределяется по большей площади, распространяясь вперед за пределы конца стены. Следовательно, концы стен, получая большую площадь опоры, имеют и меньшую осадку. При такой деформации по краям стен могут возникать наклонные трещины, идущие от краев к середине под углом примерно 45°. Нижние концы трещин направлены в сторону меньших осадок.

В средней части здания часто образуется трещина в виде перевернутого знака у: более широкая внизу и сужающаяся кверху. В верхней части стены по середине здания могут быть признаки разрушения кладки от раздробления. Если в стенах имеются горизонтальные пояса, то под ними в средней части здания могут появиться горизонтальные трещины. Деформации прогиба могут появляться, если под фундаментами в средней части здания имеются участки слабых грунтов или пустот, если средняя часть здания несет большую нагрузку, если в основании торцевых частей здания имеются твердые включения (скала, скопления валунов).

Деформацию выгиба испытывают здания с тяжелыми каменными стенами и слабонагруженными внутренними колоннами, а также при наличии слабых или ослабленных оснований в торцевых частях здания, расположенных рядом котлованов или траншей (за счет выдавливания грунта из-под несущего пласта основания), построек около торцевых частей зданий, значительного количества жестких включений под серединой здания и т. п. Углы в этом случае садятся больше и наклонные трещины имеют большую ширину вверху.

Направление нижних концов трещин — также в сторону меньших осадок, т. е. к середине здания. Наружные стены могут наклоняться кнаружи, образуя v-образные трещины в соединениях с поперечными стенами. Особенно часто это встречается при внецентренном загружении фундаментов наружных поперечных стен. В зависимости от конфигурации общей осадки соответствующие наклонные трещины появляются во внутренних стенах. При этом перекашиваются дверные рамы (проемы являются ослабленными местами в стенах и здесь концентрируются напряжения). Перекрытия, опирающиеся на рамы каркаса, могут испытывать большие осадки без повреждений, но если они опираются непосредственно на грунт или на отдельные фундаменты, оседающие независимо от стен, могут возникать серьезные повреждения и расстройства в стыках. Деформация выгиба значительно опаснее прогиба, так как трещины раскрываются вверху, а это может привести к тому, что торцевые стены потеряют устойчивость, перекрытия обрушатся и т. п.

Осадка крайних частей здания или сооружения возникает обычно по причинам, указанным выше, но оказывающим влияние на одну из торцевых частей здания. Этот вид деформации также является опасным.

Перекос здания или сооружения возникает в результате разности осадок соседних или нескольких расположенных в ряд фундаментов за счет разной нагрузки на рядом расположенные фундаменты или наличия слабых или ослабленных грунтов под одним из фундаментов. Перекос приводит к возникновению косых трещин, что особенно опасно в узких простенках.

Крен (наклон) испытывают жесткие сооружения при неравномерных осадках отдельных фундаментов. Причинами этого вида деформаций могут быть различные факторы. Крен фундамента приводит к повороту нижней части конструкций.

Скручивание сооружений возникает при развитии крена в разных частях длинного сооружения в противоположные стороны. Наибольшие повреждения получают, как правило, верхние этажи отдельных конструкций или здания в целом.

Обычно сооружения подвергаются одновременно различным деформациям, некоторые из них могут являться преобладающими, а другие — слабо выраженными.

Необходимо помнить, что не все трещины в сооружении появляются в результате неравномерной осадки, хотя их часто относят на ее счет. Температурное расширение и сжатие также являются важной причиной растрескивания в тех случаях, когда материалы с различными коэффициентами линейного расширения работают совместно. Однако эти трещины отличаются от трещин, вызванных осадкой, тем, что при изменении температуры они то раскрываются, то закрываются.

Наиболее характерный вид повреждений стен крупноблочных зданий — разрывы пе-ремычечных поясов и образование вертикальных или косых трещин в простенках. В некоторых случаях вертикальные трещины распространяются на всю высоту стен, что приводит к разрыву здания на отдельные температурные отсеки.

Причина разрыва — недостаточная прочность связей перемычечных поясов, которые при значительном понижении температуры разрываются.

Частой причиной растрескивания стен является усадка материала. Пластичный бетон и кирпичная кладка на очень пластичном растворе дают большую усадку.

Штукатурка дает трещины в тех случаях, когда ее усадка отличается от усадки материала стены, на которую она нанесена. Усадочные трещины имеют вертикальное и горизонтальное направление, равномерны по ширине или сужаются к обоим концам.

Вибрация и удары также могут вызвать трещины. Такие трещины обычно имеют форму буквы X по концам стены и форму плюса (+) в центре. Вибрация от проходящих поблизости поездов, тяжелых автомашин, от сейсмических воздействий, взрывов, рыхления мерзлого грунта, забивки свай и т. д. может вызвать образование и вертикальных трещин между частями сооружения, имеющими разную жесткость, в том числе отделение вертикальными трещинами мест примыкания широкого здания к узкой пристройке. Если здание имеет сложную конфигурацию в плане, то происходит отделение вертикальными трещинами мест примыкания широкого здания к узкой пристройке; наличие в толстых стенах больших, расположенных по одной вертикали проемов вызывает трещины по линиям этих проемов; подстилающие фундамент слабые грунты, насыщенные водой, и культурные напластования вызывают разделение вертикальными и косыми трещинами отдельных стен между собой из-за увеличивающихся в таких грунтах амплитуд колебаний.

 

Деформации фундамента.

№ п/п

Сооружения

Предельные деформации

 

 

Относительная разность осадок

Крен

Средняя (в скобках — максимальная)

1

Производственные и гражданские, одноэтажные и многоэтажные здания с полным каркасом — железобетонным

Производственные и гражданские, одноэтажные и многоэтажные здания с устройством железобетонных поясов или монолитных перекрытий

Производственные и гражданские, одноэтажные и многоэтажные здания с полным каркасом — стальным

Производственные и гражданские, одноэтажные и многоэтажные здания с устройством железобетонных поясов или монолитных перекрытий

 

0,002 0,003

0,004 0,005

(10) (15)

(15) (18)

2

Здания и сооружения, в конструкциях которых не возникают усилия от неравномерных осадок

 

0.006

20

3

Многоэтажные бескаркасные здания с несущими стенами:

• из крупных панелей

• крупных блоков или кирпичной кладки без армирования

• крупных блоков или кирпичной
кладки с армированием, с железобетонными поясами, а также монолитные

 

0,0016

 

0,0020

 

0,0024

0,005

 

0,005

 

0,005

12

 

12

 

18

4

Железобетонные элеваторы:

• рабочее здание и силосный корпус монолитной конструкции на одной фундаментной плите

• рабочее здание и силосный корпус сборной конструкции

• отдельно стоящий силосный корпус монолитной конструкции

• отдельно стоящий силосный корпус сборной конструкции

• отдельно стоящее рабочее здание

 

0.003

0.003

0,004

0,004

0,004

40

30

40

30

25

5

Дымовые трубы высотой, м: .

Н < 100

100

200

300

Н > 300

 

0,005

1/(2 Я)

1/(2 Я)

1/(2Я)

40

30

20

10

6

Жесткие сооружения высотой

до 100 м, кроме указанных в пп. 4 и 5

 

0,004

20

7

Антенные сооружения связи:

• стволы мачт заземленные

• стволы мачт, электрически изолированные

• башни радио

• башни коротковолновых радиостанций

• башни  (отдельные блоки)

 

0,002

0,0025

0,001

0,002

0,001

20

10

8

Опоры воздушных линий электро­передачи:

• промежуточные прямые

• анкерные и анкерно-угловые, промежуточные угловые, концевые, порталы открытых распределительных устройств

• специальные переходные

 

0,003

0,0025

0,002

0,003

0,0025

0,002

Примечания: 1. Предельные значения относительного прогиба (выгиба) зданий, указанных в п. 3, принимаются равными 0,5

При определении относительной разности осадок в п. 8 принимается расстояние между осями блоков фундаментов в направлении горизонтальных нагрузок, а в опорах с оттяжками — расстояние между осями сжатого фундамента и анкера.

Если основание сложено горизонтальными (с уклоном не более 0,1), выдержанными по толщине слоями грунтов, то предельные значения максимальных и средних осадок допускается увеличивать на 20 %.

Предельные значения подъема основания, сложенного набухающими грунтами, допускается принимать: максимальный и средний подъем — в размере 25 %, относительную разность осадок здания— в размере 50% соответствующих предельных значений деформаций фундаментов, приведенных в таблице, а относительный выгиб - 0,25.

Для сооружений, перечисленных в пп. 1 ...3, с фундаментами в виде сплошных плит предельные значения средних осадок можно увеличивать в 1,5 раза.

На основе обобщения опыта проектирования, строительства и эксплуатации отдельных видов сооружений допускается принимать предельные значения деформаций основания, отличающиеся от указанных в таблице.

 

Конструкция фундамента.

Ствольно-стеновая конструктивная система

Общественные здания наиболее многочисленны и разнообразны по своему назначению, функциональным особенностям, габаритам, планировке, этажности и облику. В соответствии с этим также разнообразны и конструкции зданий, являющиеся одним из главных тектонических средств архитектуры.

Чтобы свободно творчески компоновать различные общественные здания необходимо в совершенстве знать современные инженерные конструкции и умело применять их в соответствии с их возможностями и экономикой.

Конструктивное решение здания в целом определяется на первом этапе проектирования выбором конструктивной системы и конструктивной схемы.

Конструктивная система здания представляет собой совокупность взаимосвязанных конструктивных элементов здания, обеспечивающих его прочность, устойчивость и необходимый уровень эксплуатационных качеств. Выбор конструктивной системы здания определяет статическую роль каждой из его конструкций. Материал конструкций и технику их возведения определяют при выборе строительной системы здания. 

 

В зависимости от типа нагрузок наружные стены делятся на: 

  • несущие стены - воспринимающие нагрузки от собственного веса стен по всей высоте здания и ветра, а также от других конструктивных элементов здания (перекрытий, кровли, оборудования, и т.д.); нагрузки от собственного веса стен по всей высоте здания и ветра; ненесущие (в том числе навесные) стены - воспринимающие нагрузки только от собственного веса и ветра в пределах одного этажа и передающие их на внутренние стены и перекрытия здания (типичный пример - стены-заполнители при каркасном домостроении).

Требования к различным типам стен существенно отличаются. В первых двух, случаях очень важны прочностные характеристики, т.к. от них во многом зависит устойчивость всего здания. Поэтому материалы, используемые для их возведения, подлежат особому контролю. 

Конструктивная система представляет собой взаимосвязанную совокупность вертикальных (стены) и горизонтальных (перекрытия) несущих конструкций здания, которые совместно обеспечивают его прочность, жесткость и устойчивость1. 

Горизонтальные несущие конструкции (покрытия и перекрытия - см. рис. 2, поз. 3,5,6) - воспринимают все приходящиеся на них вертикальные нагрузки и поэтажно передают их вертикальным несущим конструкциям (стенам, колоннам - см. рис. 1, поз. 2,4). Вертикальные конструкции, в свою очередь, передают нагрузку на фундамент здания.

Ствольно-стеновая система сочетает несущие стены и ствол с распределением вертикальных и горизонтальных нагрузок между этими элементами в различных соотношениях. Применялась при проектировании зданий выше 16 этажей1. 

В современном высотном строительстве применяют различные конструктивные системы и схемы с разнообразными вариантами компоновок. Для повышения сопротивления внешним воздействиям несущей системы зданий высотой более 250 м применяют преимущественно ствольные конструктивные системы: “труба в трубе” и “труба в ферме”. Их компоновочная схема включает центральный ствол, воспринимающий основную долю всех нагрузок, и расположенные по периметру здания несущие элементы в виде отдельных стоек (колонн), решетчатых систем (ферм, составных стержней и др.), пилонов, которые также могут быть объединены в единую конструкцию. Жесткость ствольной системы, ее устойчивость и способность к гашению вынужденных колебаний обеспечиваются заделкой центрального ствола в фундамент.

Анализ несущих систем высотных зданий, построенных по всему миру, показывает, что их конструктивное и компоновочное решение зависит главным образом от высоты объекта. Однако существенное влияние на выбор конструктивной схемы оказывают и такие факторы, как сейсмическая активность района строительства, инженерногеологические условия, атмосферные и в первую очередь ветровые воздействия, архитектурнопланировочные требования.

Высотные здания можно разделить на диапазоны по высоте, для каждого из которых характерны свои конструктивные решения. При этом следует заметить, что границы диапазонов в определенной степени условны в силу перечисленных выше обстоятельств.

В случаях, когда жесткости стеновой, каркасной или ствольной системы недостаточно, прибегают к комбинированным решениям, сочетающим в себе признаки разных конструктивных решений. В частности, для повышения сопротивления несущего остова здания возрастающим с высотой над уровнем земли ветровым нагрузкам применяют комбинацию ствольной и стеновой систем. В этом случае горизонтальные нагрузки воспринимаются не только внешней оболочкой и центральным стволом, но и внутренними несущими стенами. Комбинированная конструктивная система обладает большей конструктивной гибкостью в части возможности распределения доли воспринимаемых усилий за счет варьирования жесткости несущих элементов остова.

Высотные здания, особенно здания значительной высоты, имеют свою специфику, существенно отличающую их от обычных зданий. Во-первых, с ростом высоты здания резко увеличиваются нагрузки на несущие конструкции, в связи с чем с развитием высотного строительства было разработано несколько конструктивных систем таких зданий: каркасная, рамно-каркасная, поперечно-стеновая, ствольная, коробчатая, ствольно-коробчатая («труба в трубе», «труба в ферме») ствольно-стеновая и др.

В свою очередь, ствольные системы имеют свои разновидности: консольное опирание перекрытий на ствол, подвешивание внешней части перекрытия к верхней несущей консоли «висячий дом» или его опирание посредством стен на нижерасположенную несущую консоль, промежуточное расположение несущих консолей высотой в этаж с передачей в них нагрузки от части этажей. Стволом или ядром в высотных зданиях является жесткий (монолитно выполненный) лестнично-лифтовой узел1

Выбор той или иной конструктивной системы зависит от многих факторов, основными из которых считаются высота здания, условия строительства (сейсмичность, грунтовые особенности, атмосферные, особенно ветровые, воздействия), архитектурно-планировочные требования. Следует отметить, что по данным немецких исследователей ветровые нагрузки в большинстве случаев более значимы, нежели сейсмические воздействия. Одни из наиболее высоких на сегодняшний день зданий – Джон Хенкок Сентер в Чикаго и Международный финансовый центр в Тайбее – выполнены по схеме «труба в ферме», при которой наружный периметр стен жестко связан со стволом и дополнительно укреплен мощными диагональными связями. В этом случае все здание работает как жесткая консоль, заделанная в тело фундамента.

Практикой строительства установлено, что каркасные и рамно-каркасные системы, обладающие ограниченной жесткостью, целесообразно применять в зданиях высотой до 40 этажей, ствольные – до 50–60 этажей, ствольно-коробчатые и коробчатые – до 80–90 этажей, а свыше этого – по схеме «труба в ферме»1.

Одним из основных требований, предъявляемых к высотным зданиям, как показала мировая практика, являются требования комплексной безопасности, предусматривающие обеспечение путей эвакуации при кризисных ситуациях, противопожарные и антитеррористические мероприятия, надежный контроль и управление всеми системами инженерного оборудования, дублирование ряда систем жизнеобеспечения. 

Основные несущие конструкции следует выполнять из железобетона с гибкой и жесткой арматурой из стали. Зарубежный опыт показывает, что железобетон целесообразно применять при высоте зданий до 60 этажей. По немецким источникам использование высокопрочного бетона классов В80 и выше нерационального из-за его хрупкости, более низкой по сравнению с обычной технологичностью и высокой стоимостью. Стальные несущие конструкции следует надежно защищать от воздействия огня, обеспечивая их предел огнестойкости, равный R 180. В качестве стволов (ядер) высотных зданий следует использовать лестнично-лифтовые узлы из железобетона в сочетании, по возможности, с блоком вентиляционных шахт. Крышу высотного здания следует проектировать с внутренним водостоком. 

2. Конструкция свайного фундамента. Сваи набивные и забивные. Конструкция сплошного фундамента

Строительство любого дома начинается именно с закладки надежного, прочного фундамента. Строительсво фундамента - это, безусловно, один из важнейших этапов возведения долговечного строения: будь то традиционный деревянный дом, уютный коттедж или летняя дача для комфортабельного отдыха. 

Фундамент - опорная часть конструкции, компенсирующая нагрузку от здания. В зависимости от типа грунта может возникнуть необходимость в его укреплении. Искусственным называется основание, состоящее из уплотненной почвы. А естественным - грунт в его исходном состоянии.

Для возведения фундамента используются материалы повышенной прочности с высокой устойчивостью к воздействиям внешней среды, например, перемены температуры, влияния грунтовых вод. К таким материалам относятся бетон, железобетон, бутовый камень, железобетонные плиты и блоки. На сегодняшний день наиболее предпочтительным считается использование монолитного железобетона.

В зависимости от типа материала для постройки стен выбирается вид фундамента. От того, как построен фундамент зависят прочность и долговечность дома. Функции фундамента включают в себя передачу нагрузки от здания грунту, а также сопротивление влиянию грунтовых вод и мороза.

Вид фундамента, глубина залегания и выбор материала для его строительства определяются геодезическими характеристиками почвы, конструкцией и строительным сырьем для будущего дома. Глубина его залегания должна быть ниже уровня промерзания грунта, что для средней полосы составляет 80 - 100 см, но выше уровня грунтовых вод. При соблюдении этих условий дом будет иметь крепкий и надежный фундамент, в противном случае, потребуется укрепление грунта, особенно при разработке проектов с заглубленными гаражами или другими подвальными помещениями. Если грунтовые воды залегают высоко, то возможно прибегнуть к насыпям, чтобы повысить уровень отмостки здания. Также следует обратить внимание на свойства самого грунта.

Свайные фундаменты незаменимы в тех случаях, когда строительство ведётся на неустойчивых грунтах. Это самая подходящая конструкция фундамента для крупногабаритного строительства. В основе конструкции фундамента используются сваи – столбы с заострёнными нижними концами.

Бороться с грунтовыми водами можно при помощи свай.

Устройство свайного фундамента

  • Основная особенность конструкции этого типа – использование свай. 
  • Сваи – это столбы с заострёнными нижними концами.

Их вбивают либо вкручивают в землю с помощью малогабаритного оборудования. Сваи в таких фундаментах упираются в более твёрдые слои грунта, проходя сквозь слабые и подвижные. На эти твёрдые слои грунта и преподает нагрузка от всего здания. Каждая свая может выдержать нагрузку от 2 до 5 тонн! Далее верхняя часть всех свай соединяется балками - образовывается жёсткая надёжная конструкция.

Изготовление сваи фундамента непосредственно в грунте

Иногда используют такую конструкцию свайного фундамента, когда сваи изготавливаются непосредственно в грунте. Для этого бурят скважину, вставляют в неё арматурный каркас и полые трубы. Далее всё это заливают бетоном. После чего бетон необходимо уплотнить утрамбовкой или вибрацией.

Эта конструкция фундамента на сваях практически ничем не отличается от столбчатого фундамента. Разница лишь в размере и несущей способности. Свая – это большой столб.

В каких случаях применяют свайные фундаменты?

Для некоторых городов, например, Санкт-Петербурга и Венеции фундаменты на сваях являются характерными из-за специфики грунтовых вод. 

Статьи pp-budpostach.com.ua Все о бане

Статьи по пеноблоку,пенобетону,пенобетонным блокам

Статьи pp-budpostach.com.ua Статьи по бетону

Статьи Все о заборах

Статьи pp-budpostach.com.ua Все о крышах ( виды, материал, как лутше выбрать)

Статьи Все о Фундаменте

Статьи по газобетону ( газоблоку ), газобетонных блоков, газосиликатнных блоков

Новости, статьи, слухи, факты, разное и по чу-чуть

Статьи по кирпичу ( рядовому, лицевому,облицовочному,клинкерному, шамотному, силикатному,)

facebook twitter

Статьи pp-budpostach.com.ua Все о Фундаменте

Другие статьи