Пример проекта свайных фундаментов можно увидеть при строительстве многоэтажного жилого комплекса на ослабленных грунтах. В этом случае применяются буронабивные сваи, которые обеспечивают надежную поддержку и минимизируют осадку здания. Проект включает в себя расчеты глубины забивки, диаметра свай и их количества, что зависит от нагрузки, которую они будут принимать на себя.
В процессе реализации проекта проводится геологическое обследование, чтобы определить тип грунта и уровень грунтовых вод. Основание из свай позволяет эффективно перераспределить вес здания, что особенно важно в условиях сложных геологических условий, обеспечивая долговечность и безопасность строения на протяжении всего его срока службы.
Расчет свайного фундамента на примере конструкции высотного здания
Строительные конфигурации и конструкции фундаментов со временем усложняются, вес зданий и сооружений увеличивается, но многие расчеты все еще ведутся по упрощенным методикам, когда работа системы: «Грунт — Свая — Фундаментная плита — Здание», описывается весьма приближенно или не учитывается вовсе. Такое пренебрежение к моделированию расчетной модели и к последующему проектированию влечет за собой серьезные последствия:
- Аварийные ситуации на строительной площадке или в ходе эксплуатации;
- Увеличение стоимости строительства чрезмерно консервативных решений, что экономически нецелесообразно.
Для таких случаев следует подробно описать систему: «Основание — Фундамент — Здание», так как фундамент воспринимается внешние нагрузки, действующие в строительный и эксплуатационный периоды, и, в то же время, передает их на грунтовый массив.
В грунтах могут возникнуть нормальные и касательные напряжения, ведущие к их деформации, которые в большинстве случаев будут пластическими — в линейной постановке расчета учесть их влияние на поведение сооружения невозможно.
Тренды расчетного анализа свайных фундаментов
За последние годы в строительной индустрии проведено значительное количество экспериментальных и теоретических исследований по свайным фундаментам. В результате улучшены нормы проектирования и методы расчета свай с использованием характеристик грунтов для разных математических моделей. Они позволяют описать как взаимодействие свайного фундамента и грунта, так и нелинейное поведение грунтов: усесть историческое уплотнение, эффект упрочнения или разупрочнения грунта.
В соответствии с действующими нормативами расчет конструктивной системы: «Сваи — Грунтовый массив — Изгибаемая плита — Верхнее строение» в общем случае следует производить в пространственной постановке с учетом совместной работы надземных и подземных конструкций зданий, свайных фундаментов и их основания.
Определение внутренних усилий в сваях и в плите ростверка следует выполнять численными методами с использованием программных комплексов, позволяющих описать такое взаимодействие.
Все еще распространено использование линейных численных моделей для описания поведения грунтового массива, но в последние годы требования экспертных органов становится строже и недалеко то время, когда экспертиза потребует использования только нелинейных численных моделей в расчетах.
На вебинаре «Тренды расчетного анализа свайных фундаментов на примере конструкции высотного здания с учетом нелинейности» мы разобрали пример реализации системы: «Сваи — Грунтовый массив — Изгибаемая плита — Верхнее строение» с учетом нелинейных упругопластических моделей основания в пространственной постановке.
Разобран сравнительный анализ моделей свайного фундамента при взаимодействии с основанием при использовании разных численных моделей грунтового основания. Преимущества решения подобных задач в нелинейной постановке.
Рассказываем, как описать численную модель с учетом различных типов нелинейностей: физическая, геометрическая и контактная. Какое моделирование: линейное или нелинейное — дает наиболее точные результаты? Как сделать прогнозные расчеты поведения грунтов проще и точнее, сократив при этом суммарные издержки на реализацию проекта. Разбираем на примерах и кейсах.
Расчет свайного фундамента на примере конструкции высотного здания
Свайный фундамент частного дома
При строительстве частных домов широко распространены сваи. Благодаря их применению количество земляных и подготовительных работ сводится к минимуму, упрощается возведение нулевого уровня и процесс инженерной подготовки.
Свайный фундамент — нюансы выбора и проектирования
Этап выбора вида фундамента крайне важен, так как в дальнейшем от этого зависит объем и сложность работ. При строительстве частных домов широко распространены сваи. Благодаря их применению количество земляных и подготовительных работ сводится к минимуму, упрощается возведение нулевого уровня и процесс инженерной подготовки.
В нынешнее время при строительстве фундаментов активно используется порядка 150 разновидностей свай, отличающихся друг от друга материалами, конструкциями, способом изготовления, функциональным назначением. Для правильного выбора типа свайного фундамента, требуется проведение сравнительного анализа по технико-экономическим показателям.
Особо актуальной сферой применения свайных фундаментов являются площадки, покрытием которых служат слабые водонасыщенные грунты. Посредством свай предоставляется возможность прохождения слабых напластований и передачи нагрузки от сооружения на более прочные грунты, находящиеся в подстилающих слоях.
Глубина заложения определяется при помощи внушительного количества расчетов, на которые влияют особенности геологического разреза, конструкция постройки, наличие подземных сооружений. При расчете высоты ростверка учитываются несущие способности грунта и возможноя просадка основания. От правильности этих подсчетов, крепость и долговечность основания дома зависят напрямую, поэтому качественная подготовка проекта свайного фундамента является обязательной частью работы.
Следует отметить, что при возведении сооружения на пучинистом грунте необходимо предусмотреть мероприятия по предотвращению или уменьшению сил морозного пучения, действующих на свайный ростверк. Уменьшение этих сил может быть организовано, например, за счет устройства под ростверком подушки из непучинистых материалов или воздушного зазора.
Основные разновидности свай
Как было сказано выше, при строительстве фундаментов активно используется множество разновидностей свай. Первый критерий, по которому происходит разделение — это способ заглубления. Выделяется пять базовых видов:
- Забивные сваи, изготовляются заранее. Возможные материалы — железобетон, дерево, сталь. Погружаются в грунт без проведения буровых работ, при помощи специальных вдавливающих, ударных, вибрирующих и подобных устройств. Существуют забивные сваи-оболочки, полые внутри. В процессе погружения автоматически заполняются грунтом;
- Полые железобетонные сваи. При погружении осуществляется выемка грунта, с дальнейшим заполнением полости бетонной смесью;
- Набивные сваи из бетона или железобетона. Устраиваются в грунт методом искусственного отжатия грунта, с последующим укладыванием смеси в образовавшиеся скважины.
- Буровые, формируются путем заливания бетонной смеси в пробуренные скважины. Бетонная смесь может быть заменена установкой элементов из железобетона.
- Винтовые сваи. В состав входит винтовая лопасть и трубчатый ствол. Материал изготовления – металл. Ствол имеет существенно меньший диаметр, нежели площадь лопасти. Погружение осуществляется за счет ввинчивания под воздействием давления.
Второй критерий — это характер работы в грунте. Разделяют две категории: стоячие и висячие. Сваи-стойки опираются исключительно на слабосжимаемые или скальные породы, так как передают всю нагрузку на нижний конец. Висячие сваи могут опираться на менее устойчивые слои, так как передают часть нагрузки на нижний конец, другую часть на боковую поверхность. Альтернативное название – сваи-трения.
Проектирование свайного фундамента
В основу разработки проекта ложатся геологические и гидрогеологические изыскания. Они дают полное представление о последовательности залегания и толщине грунтов, а также наличии подземных вод. Прогноз по гидрогеологическим исследованиям требует особого внимания. Воды способны оказывать существенное воздействие, на показатели прочности грунтов.
Первостепенная задача проекта – определение требуемой длины свай и выбор опорного слоя. Это осуществимо только при детальном анализе сведений по проектируемому объекту.
Профессиональное исполнение проекта гарантирует надежность, целесообразность и экономичность свайного фундамента. Качественное основание в свою очередь является залогом долговечности здания и отсутствия эксплуатационных проблем.
При проектировании и расчете свайного фундамента выполняется следующие работы:
- Анализ свойств грунта земельного участка, его геологическое строение и гидрогеологические условия.
- Определение конструктивных особенностей проектируемого дома.
- Расчет предельных деформаций оснований и надземных конструкций.
- Расчет нагрузки действующей на свайный фундамент
- Определение необходимой глубины заложения ростверка.
- Определение вида свай (забивные, буронабивные, винтовые и т.д.)
- Уточнение конструкций свай (размеры поперечного сечения, длина и т.д.).
- Определение расчетной схемы (свая-стойка или свая висячая).
- Расчет несущей способности.
- Расчет необходимого количества свай и расстояния между ними
- Определение конструкций ростверка.
- Уточнение нагрузки на сваи с учетом собственного веса, веса ростверка и грунта на его уступах, моментов и горизонтальных нагрузок.
- Проверка выполнения условия несущей способности сваи.
- Определение осадка фундамента
- Проверка выполнения условий расчета по деформациям
Профессиональное исполнение вышеперечисленных этапов гарантирует надежность, целесообразность и экономичность свайного фундамента. Качественное основание в свою очередь является залогом долговечности здания и отсутствия проблем в эксплуатации.
