Качественное проектирование фундаментов

• Факторы, учитываемые при расчетах
• Предварительные параметры
• Сокращенные положения расчета фундаментов
• Завершающая стадия проектирования
• Возможные ошибки и их последствия

Проектирование фундаментов – самый главный и важный момент при подготовке строительства домов. Безопасное и долговечное жилье невозможно построить без надежного и прочного основания.

При проектировании фундамента учитываются следующие факторы: результат, полученных в процессе геологических и гидрогеологических изысканий участка, топография участка, планировочного и конструктивного проекта здания или сооружения.

Скрупулезный расчет при проектировании фундамента нужен для любой постройки. Заборы, а тем более, малоэтажные дома не являются исключением. Проект фундамента нужен любому зданию или сооружению.

Факторы, учитываемые при расчетах

Схема методики расчёта оснований и фундаментов.

Любой правильно спроектированный и заложенный фундамент опирается подошвой в грунтовое основание. Основание должно находиться ниже уровня промерзания грунта. Только таким образом можно предотвратить сезонные подвижки грунта и здания. В противном случае после весеннего вспучивания грунта поврежден будет не только фундамент, но и все строение.

Было бы неправильно делать проект фундамента только из расчета вертикальной нагрузки. Давление массы здания, конечно, преобладает, но и о горизонтальных подвижках забывать не следует. В местностях со сложным рельефом горизонтальные подвижки грунта совсем не редкость. Для предотвращения разрушений вследствие горизонтальных подвижек фундамент обязательно армируется по всему периметру. У столбчатых фундаментов дополнительно создают армированные пояса.

Объем затрат на работы нулевого цикла составляют от 20 до 60% общей стоимости строительства здания. Этот процент полностью зависит от конструктивных особенностей здания и от того, насколько квалифицированно создан проект фундамента. Под индивидуальное жилое строительство фундаменты проектируют поверхностными или заглубленными ниже границы промерзания грунта. Первый проект фундамента используется при строительстве коттеджей или зданий не более чем в два этажа из оцилиндрованного бревна или профилированного бруса. Глубина последних приблизительно на 1,6-1,7 м ниже, чем планировочная отметка земли. Их обычно применяют при строительстве домов или коттеджей с подвальными или цокольными помещениями. Стены таких домов каркасные или каменные, двухслойные или трехслойные.

Предварительные параметры

Схема горизонтальной разметки фундамента: 1 -геодезический колышек, 2. шнур уровня центрального прогона 3. колышки, 4. горизонтальные доски, 5. наружная линия, 6. шнур

Когда создается проект фундамента, определяется его тип, армирование и глубина заложения. Эти параметры необходимые и целиком зависят от:

• результатов, полученных в процессе геологических и гидрогеологических изысканий участка, на котором предполагается постройка;
• топографии участка;
• планировочного и конструктивного проекта здания или сооружения.

Гидрогеологические условия имеют очень большое значение для проектирования надежного, прочного и экономичного фундамента. При проведении изысканий бурят скважины на глубину от 8 до 18 м. Количество скважин варьируется от 3 до 10 в зависимости от площади планируемой застройки.

Для последующего анализа осуществляют отбор монолитных грунтов, грунтов с поврежденной структурой и проб воды для химического анализа. Параллельно определяют глубину залегания грунтовых вод. В результате проведенных химических анализов определяется агрессивность грунтовых вод и степень их агрессии к кабельно-проводниковой продукции. Также назначается марка бетона с указанием степени его водонепроницаемости, указывается отметка уровня вскрытия грунтовых вод и абсолютная отметка этого уровня.

Создавая проект фундаментов, особое внимание уделяют не только геологическому строению грунта, но и условиям залегания его слоев, их толщине и мощности. Эти слои могут быть монолитными, насыпными или почвенно-растительными. В процессе работы над проектом необходимо полностью проработать различные варианты и комплексно решить несколько важных вопросов. Предусмотреть мероприятия по водопонижению и гидроизоляции конструкций, находящихся ниже нулевой отметки. Разработать комплекс мер по предотвращению неравномерных осадок грунта и фундамента, продумать, каким образом защитить бетонные конструкции и кабельно-проводниковые изделия.

В процессе разработки проекта определяется несущая способность основания, что позволит рассчитать фундамент максимально точно. Несущая способность определяется в соответствии со Строительными Нормами и Правилами и Сводом Правил «Проектирование и строительство оснований и фундаментов зданий и сооружений» №50-101 от 2004 г.

Сокращенные положения расчета фундаментов

Схема проектирования фундамента.

Согласно Своду Правил №50-101 от 2004 г. существуют сокращенные предложения по расчету фундаментов. В число расчетных данных входят следующие параметры:

• действие сил распора;
• перераспределение усилий;
• расчет силы продавливания.

Расчет внутренних напряжений производится в системе «основание-фундамент-здание». Коэффициент жесткости, иначе именуемый коэффициентом постели, определяется заранее или последовательными приближениями на основе линейной или нелинейной моделей основания. Последовательные приближения для определения внутренних усилий определяются следующим образом:

• первичное задание коэффициента жесткости;
• предварительный расчет совмещенных перемещений основания и фундамента при воздействии задаваемых нагрузок и с заданным коэффициентом постели;
• расчет перемещений здания с принятой линейной или нелинейной моделью основания.

Второй и третий шаг расчета применяется повторно, до достижения сходимости контрольного параметра.

Некоторые организации увеличивают и расширяют способы воздействия на грунт. Это предпринимается для улучшения устойчивости и прочности блока «основание-фундамент». Вопрос экологии в таком случае выходит на первый план и становится наравне с вопросами прочности и деформации проектируемого фундамента. До настоящего времени грунт в качестве основания рассматривается как элемент, на который допускается любое воздействие, необходимое строителям или проектировщикам. Строящиеся здания и их фундаменты, воздействуя через основание на грунт, оказывают влияние на большую глубину, чем уровень залегания фундамента. Вследствие этого появляются уплотнения, осадки грунта, может потребоваться корректировка режима грунтовых вод.

Проект фундамента по современным правилам создается с соблюдением следующих требований:

• сохранение возможности возврата грунтовых ситуаций в исходное состояние после разборки сооружения вместе с фундаментами по окончании срока его эксплуатации;
• исключение деформационного воздействия или минимальное воздействие на режим грунтовых вод и на основание;
• сокращение трудоемкости и энергетических затрат на разборку фундаментов. Возвращение материалов в строительный цикл по окончании срока эксплуатации.
• использование экологически чистых материалов как в технологиях, закрепляющих грунт, так и в конструкционных материалах;
• применение экологически чистых, не наносящих вреда окружающей среде, технологий устройства фундаментов. Применение экологических методов устройства свай и связанных с их забиванием вибрационными и шумовыми воздействиями.

Завершающая стадия проектирования

Устройство фундамента.

Проектирование фундамента – процесс трудоемкий. Но после проведения расчетов на рассмотрение заказчику предоставляется как минимум два варианта проектных решений. Оба решения должны учитывать абсолютно все особенности участка и прочностные характеристики грунта. Из предоставленных вариантов заказчик выберет предпочтительный для него на основании механических и физических свойств материалов и характеристик грунтов.

После предварительного утверждения проект подлежит обязательной доработке с проведением проверочных расчетов. Разрабатывается окончательный проект фундамента, а расчеты прилагаются к проектной документации. Часто встречаются ошибки при разработке мероприятий по защите бетонных конструкций от паводковых и грунтовых вод, от воздействия грунта на подземные конструкции. Довольно часто проектные организации предусматривают дренажные системы водоотведения. Дренажная система, выполненная неверно, или не там, где она необходима, может послужить источником просадки отмосток, систем благоустройства или замачивания стен подвала.

Подобный проект фундамента зачастую не имеет соответствующего технического и экономического обоснования и влечет за собой перерасход материалов и прочих затрат. Он обычно прописывается под конкретного заказчика, желающего увеличить сметную стоимость строительства за счет нецелесообразного увеличения объемов работ.

https://www.youtube.com/watch?v=924xNxT_MOA

Основным материалом для заливки фундамента является бетон. Проект фундамента предусматривает, что бетон должен обеспечить достаточные прочность, водонепроницаемость, морозоустойчивость, жесткость и сопротивляемость агрессивным средам и факторам. Готовый бетон или цементную смесь рекомендуется заказывать на заводах. Иногда фундамент возводят из готовых железобетонных блоков.

Также встречаются фундаменты из кирпича или камня с обязательным армированием каркасов. Для деревянного строения применяют столбчатые фундаменты из древесины, которую пропитывают антисептиками.

Возможные ошибки и их последствия

Схема разметки фундамента.

Малейшие неточности, просчеты и ошибки, которые могут быть допущены в процессе проектирования, после закладки фундамента и возведения здания, исправить практически невозможно. Они могут очень отрицательно сказаться на эксплуатации всего сооружения. Процесс проектирования фундамента и комплекс работ по его закладке должен быть предварен грамотно составленным техническим заданием и последующей экспертизой произведенных расчетов и работ.

Вовремя проведенная экспертиза, исполнение рекомендаций относительно проектных решений и соответствие их гидрогеологии помогут избежать излишних затрат на дополнительные объемы работ. Выполнение всех мероприятий, предусмотренных СНиП и прочими нормативными документами, дадут значительную экономию средств.

Только в соблюдении всех годами выработанных требований, от проекта до его сдачи, состоит залог долговечности и прочности фундамента, в сочетании с минимальными затратами на его устройство.