Важность обустройства фундаментов для сильно нагруженных зданий обусловлена огромным давлением, оказываемым основной частью сооружения на грунт. Задача фундамента – ослабить силу этого воздействия, не допустить возникновение трещин в несущих стенах, вызванных деформациями здания. Кроме того, фундамент служит своеобразной прокладкой между грунтом и сооружением, защищая строение от сдвигов почвы.
Именно поэтому к проектированию фундаментов предъявляются повышенные требования, при этом конструкционно эти элементы зданий сильно отличаются от остальных. Принимая во внимание двустороннюю направленность взаимодействия в треугольнике «основание-фундамент-здание», можно утверждать, что роль среднего звена – быть буфером между крайними слоями. И главная сложность при проектировании фундаментов заключается в недостатке данных о геологии участка, на котором предполагается ведение строительных работ. Поэтому, если отсутствует возможность проведения изыскательных геологических работ, всегда существует риск ошибок, которые могут стать причиной появления недопустимых усадок грунта и возникновения деформаций самого сооружения.
Задача проектирования фундаментов и оснований – недопущение подобных ошибок. Этому способствует неукоснительное соблюдение следующих основополагающих принципов:
- проектирование фундаментов следует осуществлять, ориентируясь на нормативы предельных состояний конструкций зданий;
- следует учитывать все аспекты взаимодействия в системе «основание-фундамент-здание»;
- при выборе подстилающего и несущего слоев основания, типа, формы фундамента и материалов, из которого он будет изготовлен, необходимо принимать во внимание целый ряд сопутствующих факторов:
- геологические, инженерные особенности строительной площадки;
- нюансы архитектурной составляющей проекта;
- степень воздействия несущих конструкций на основание с учетом возможности его неравномерной осадки;
- используемые методы проведения подготовительных и основных работ по обустройству фундаментов.
Только при соблюдении всех этих требований надежность фундамента будет соответствовать существующим нормативным требованием. При этом комплексный анализ всех факторов, влияющих на процесс проектирования фундаментов, делает эту задачу достаточно сложной и очень ответственной. Любая допущенная ошибка может привести к необходимости проведения мероприятий, направленных на усиление несущей способности фундаментов, что чревато многократным увеличением стоимости их сооружения.
Перечень требований, предъявляемых к проектированию фундаментов
Проектант должен учитывать следующие факторы:
-эксплуатационные характеристики здания (надежность, прочность) должны обеспечивать уровень возможных деформаций, не превышающий допустимых нормативных показателей;
-при проектировании фундаментов необходимо учитывать характеристики грунтов по таким критериям, как их деформационные, прочностные свойства;
-материал, из которого планируется возводить фундамент, должен соответствовать соответствующим критериям прочности;
-необходимо минимизировать трудоемкость, материалоемкость, финансовые расходы сооружения фундаментов;
-фундаментные работы не должны существенно увеличивать сроки строительства.
К самим фундаментам предъявляются следующие требования:
- они должны быть прочными, способными противостоять морозному выветриванию(разрушению фундамента под воздействием циклов замерзания/оттаивания воды), воздействию грунтовых вод;
- препятствовать сдвигам и опрокидыванию фундаментов в районе основания подошвы;
- соответствовать технико-экономическим нормативам;
- обеспечивать уровень осадки фундамента, не превышающий нормативных показателей.
Словарь используемых терминов
Фундамент – заглубленная на некоторое расстояние в почву конструкция, предназначенная для ослабления уровня воздействия нагрузки со стороны здания на его основание.
Основание – прослойка между почвой и фундаментом, играющая роль амортизатора, ослабляющего деформации фундамента.
Естественное основание – слой грунта, используемый в качестве опоры для устройства фундамента и не требующий специальной подготовки (трамбовки, насыпки песка, щебня и т.д.).
Искусственное основание представляет собой подушку, произведенную посредством выстилки грунта другими материалами. Используется, если природный грунт слабый и не обеспечивает характеристик, требуемых от подошвы (торфяные, иловые, насыпные грунты). В качестве материалов для обустройства искусственных подушек используют крупнозернистый песок, щебень, гравийные смеси, бетон.
Существует несколько распространенных типов фундаментов.
Фундаменты мелкого заложения
Глубина залегания таких конструкций не превышает 3-
К этому типу фундаментов можно отнести:
- ленточные;
- столбчатые;
- плитные.
Свайные фундаменты
Относятся к категории фундаментов средней глубины залегания, обеспечивая передачу нагрузки на грунт на глубинах, где его плотность существенно выше. Допускается упор свай на скальное основание (в этом случае она называется сваей-стойкой). Сверху выступы свай объединяются в единую конструкцию посредством формирования ростверка.
Фундаменты глубокого залегания
Подобные конструкции имеют глубину залегания порядка десятков метров и предназначены для возведения особо массивных зданий и сооружений. Как правило, в таких фундаментах основная нагрузка передается на сложный комплекс конструкций (кессонов, опускных колодцев, плит, колонн), полностью расположенных под землей. Именно такие конструкции используются при возведении особо крупных промышленных и коммерческих объектов: высоток, телебашен, реакторных установок, элеваторов, доменных печей.