|
Якість і довговічність будь-якої споруди, гарантує міцний фундамент, виконаний в строгій відповідності з нормативними вимогами.
Так як на міцність, надійність і вартість фундаменту впливають дуже багато факторів, то й кожен об'єкт, будь то багатоповерховий будинок, приватний будинок або промислове споруда, вимагає індивідуального підходу.
Сучасні комп'ютерні технології дозволяють проектувати фундаменти будь-якої складності. Проектування фундаментів будівель і підземних споруд проводиться з урахуванням типу споруди, її розмірів, використовуваного при будівництві матеріалу. Також вкрай важливо провести правильну і грамотну характеристику грунту місцевості.
Сам фундамент складається з трьох частин:
• Нижня - підошва, яка стикається з грунтом і служить базою для зведення фундаменту.
• Основна частина - закладається як опора для майбутньої будівлі.
• Верхня - це видима, наземна частина (цоколь).
При закладці фундаменту, вкрай важливо, щоб всі три елементи були виконані у вигляді цільної, єдиної конструкції.
Плануючи ятати підошви, потрібно пам'ятати про наступні навантаженнях, глибині закладки, розмірі та перерізі фундаменту. Помилки і прорахунки при проектуванні можуть негативно позначитися вже на етапах будівництва.
Роботу і послідовність проектування основ і фундаментів можна розділити на два етапи:
Перший етап: визначають вид і розміри споруди, враховують рівень майбутніх навантажень і планують тип підошви фундаменту.
Другий етап: проводять розрахунки матеріалів і нормативів, виконують конструювання.
Порядок виконання робіт з проектування
1. Вивчення геологічних характеристик будівельного майданчика.
Для складання грамотної оцінки грунту потрібно знати:
• Глибину і концентрацію залягання грунтових вод.
• Можливу деформацію під впливом геологічних змін (землетруси, зсуви, повені та ін.)
• Трансформації грунту при зміні сезонів.
• Хімічний склад грунту.
При закладці фундаменту на ділянках з високим рівнем грунтових вод, необхідно планувати застосування спеціальних гідроізоляційних матеріалів.
2. Вивчення проекту майбутньої будівлі
Проектування фундаменту будинку прямо пов'язане з формою і типом майбутньої споруди. Потрібно знати розміри будівлі, його планування і кількість поверхів, у тому числі і підземних. На вибір певного типу фундаменту впливає використовуваний при будівництві матеріал, стійкість конструкції і форму експлуатації. Ці дані, а також всі розрахунки і схеми можна отримати при ознайомленні з проектом будівлі.
3. Розрахунок навантажень
Рівень і коефіцієнт навантаження на фундамент розраховується окремо по всіх елементах конструкції, які потім сумуються в загальний показник. Також ступінь навантаження визначається за показниками статичних розрахунків.
4. Визначення «чорнових» габаритів фундаменту
Розраховуються проміжні розміри підстави і його технічні характеристики. Дані для цього беруться на підставі геології грунту, методів майбутнього будівництва і призначення споруди в процесі експлуатації.
5. Оптимізація розмірів фундаменту по усадці
На цій стадії проводяться обчислення для конкретних параметрів і габаритів споруди, враховуються дійсні навантаження. Тепер можна дізнатися майбутню ступінь усадки підстави. Отримані дані зіставляються з допустимими нормами можливої деформації майбутньої конструкції. У разі необхідності, вносяться зміни і коректування в розмірах або формі споруди.
6. Виконуються перевірочні розрахунки
Визначається міцність фундаменту і стійкість всієї будівлі. Внесення в конструкцію зміни слід обгрунтовувати з точки зору ймовірних деформацій.
7. Проводяться заключні розрахунки з проектування фундаменту, розробляються креслення і схеми із зазначенням всіх необхідних даних
Далі ми розглянемо процес проектування підстави на прикладі підстави пальового типу.
Що собою являє проектування пальових фундаментів?
Деякі будівлі вимагають застосування фундаментів на палях, при цьому часто використовують як основу гвинтові палі. Це спеціальні опори у формі гвинта зі сталевими лопатями, які методом загвинчування занурюються на певну глибину.
Процес проектування подібних конструкцій можна розбити на три етапи:
Збір навантажень, що впливають на підставу
На цьому етапі проводять такі розрахунки:
• Обчислюється маса одного квадратного метра всіх перекриттів, несучих стін і покрівлі будівлі і розраховується корисне навантаження. Дані акумулюються в таблиці містить інформацію по перекриттях і покриттях, а рівно і по несучих елементів.
• У разі якщо проектується підставу для промислового обладнання, то спеціалізовані дані розраховуються на підставі технічних вимог і переваг замовника.
• Всі кінцеві обчислення та моделювання основних несучих конструкцій будівлі проводять з використанням сучасних комп'ютерних програм. Для цього завдання підійдуть «Tower 6», «Scad 11.0», «Lira 9.6»,», «MicroFE»«Scad 11.0», «MicroFE»та інші.
• Показники навантажень - корисних і постійних - також записуються у вигляді таблиці.
Моделювання «життя» фундаменту під навантаженнями
На наступному етапі створення проекту фундаменту перетікає в фазу моделювання. Причому головне завдання полягає в моделюванні поведінки під навантаженням і фундаменту, і грунту. Яким методом можна це визначити? Для більшості підстав плитного типу користуються визначенням коефіцієнтами постелі. А для фундаментів на палях поведінку грунту моделюють, використовуючи віртуальні пружини, з умовною ступенем податливості або встановлені жорсткі закріплення (зрозуміло, віртуальні).
Крім того, вибудувати модель майбутньої будівлі і його фундаменту, а рівно і опорного грунту, можна за допомогою моделі «Кулона - Мора» - методики прогнозованого взаємодії частин будови, як об'ємних моделей. Цю задачу опрацьовують в комп'ютерних програмах типу «Midas GTS», «Plaxis 3D Foundation», «Abaqus».
Прекрасні результати можна отримати, виконавши 3 -D схему взаємодія основи і грунту. Таке моделювання покаже повну картину змін в конструкції, можливі перекоси або нерівну усадку.
У фіналі етапу можна обчислити параметри усадки і спрогнозувати напруги в конструкції фундаменту. Виходячи з отриманих даних, визначається найбільш вдалий тип армування і розробляється вузлова структура фундаменту.
Оптимізація пальового поля підстави
На наступній стадії проектування пальового фундаменту переходить у фазу оптимізації пальового поля, що утримує ростверк.
Для цього слід випробувати статичними і динамічними навантаженнями, як мінімум, дві -три опори. Результати випробувань відображаються графічно (у вигляді графіка взаємозв'язку навантаження та рівня просідання опори в грунт). Такий хід дозволить визначити несучу здатність основи і грунту. Після чого настає стадія коригування та оптимізації пальового поля.
Наприкінці, визначаються габарити перетину паль, крок розміщення опор та їх кількість.
Підіб'ємо підсумки
Як ви вже зрозуміли - проектування фундаменту є досить трудомістким процесом. І навіть найпростіша пальових конструкція «розраховується» за допомогою складного програмного забезпечення. А адже в ці програми потрібно ще ввести вихідні дані, отримані в результаті інженерно-геологічних вишукувань. Так що, залиште процес проектування професіоналам.
|
