От каких факторов зависит данный показатель надежности?
В арсенале строителей несколько типов конструкций, и у каждой свои оптимальные показатели несущих возможностей, рассчитанные на определенные условия, грунты и нагрузки. К примеру, оптимальная несущая способность ленточного фундамента предпочтительна для зданий малого или среднего размера, а свайно-винтовая система фундамента используется на слабых грунтах. Есть и другие разновидности, и все они имеют свои показатели надежности. Для точности вычисления в расчет несущей способности фундамента еще на стадии проектирования нужно брать не только параметры здания, но и другие факторы влияния, которые можно разделить на несколько основных категорий:
Свойства грунта
- Тип грунта: различные грунты отличаются своими несущими свойствами.
- Плотность: более плотные грунты обычно имеют большую сопротивляемость нагрузкам.
- Удельное сцепление и угол внутреннего трения определяют сопротивляемость грунта сдвигу.
- Модуль деформации определяет, насколько грунт подвержен деформациям под нагрузкой.
- Уровень грунтовых вод: высокий — может снизить несущую способность грунта.
Конструкция и геометрия фундамента
- Вид фундамента: ленточный, столбчатый, плитный или свайный фундаменты имеют разные принципы работы и разные несущие возможности.
- Площадь и форма опоры фундамента влияет на распределение нагрузок на грунт.
Нагрузки на фундамент
- Постоянные: вес самого здания и фундамента.
- Временные: нагрузки от присутствия людей, мебели, оборудования, влияние снега, ветра и других факторов.
- Динамические: вибрации и удары, например, от работы оборудования или землетрясений.
Условия эксплуатации
- Климат: температура, осадки, замерзание и оттаивание грунта могут влиять на его свойства, а следом и на фундамент.
- Время эксплуатации: длительное воздействие нагрузок может привести к уплотнению или разжижению грунта и порче фундамента.
Технологические факторы:
- Качество строительства: технология и точность выполнения строительных работ, а также качественные характеристики использованных материалов.
- Состояние грунта после строительных работ: возможные нарушения структуры грунта при выполнении земляных работ.
Особенности рельефа и гидрогеологические условия
- Наличие подземных водоносных горизонтов, слоистость и неоднородность грунта, а также уклон местности могут значительно влиять на возможность фундамента сопротивляться нагрузкам.
Таким образом, несущая способность основания, фундамента для любой постройки может быть точно и правильно рассчитана только с учетом всех этих факторов влияния. И тогда можно гарантировать, что такой фундамент будет прочным, безопасным, прослужит долго и гарантированно обеспечит устойчивость всего здания.
Как и когда проводятся расчеты показателей устойчивости фундамента к нагрузкам?
Первые вычисления несущих возможностей всех элементов строения проводятся на этапе проектирования. И в процессе эксплуатации этими данными руководствуются все те, кто так или иначе использует сооружение. Однако с течением времени и под влиянием различных природных или техногенных факторов строение, как и фундамент начинает терять часть своих свойств надежности и прочности. Это естественный процесс, хотя не исключается, что он может ускорится из-за воздействия каких-то агрессивных сред или чрезвычайных ситуаций. Поэтому безопасность требует регулярного исследования состояния фундамента (как и других несущих конструкций здания).
Работа эксперта имеет такую последовательность:
- Специалист изучает проектную документацию.
- Делается анализ грунта.
- Осматриваются поверхностные элементы основания.
- Проводятся инструментальные исследования.
- Собирается информация о всех предполагаемых нагрузках на фундамент.
Анализ нагрузок сопоставляется с силой сопротивления грунта, после чего производится расчет, который оценивает надежность и несущие свойства фундамента. Со временем, после длительного использования объекта уже недостаточно знать проектные показатели. Необходимо обследование конструкции на предмет выявления дефектов, повреждений. По косвенным визуальным признакам можно судить о состоянии фундамента. Трещины, просадка отмостки, вынимания на фасад – это сигнал о том, что нужно проверить фундамент и его несущие свойства.
Любые сдвиги по основанию фундамента так или иначе со временем проявятся на верхних конструкциях постройки. Может также понадобиться вскрытие фундамента на предмет изучения армирования и качества бетона. Такое всеобъемлющее исследование с последующим расчетом даст исчерпывающие сведения о фактическом состоянии фундамента и его несущей способности.
Процесс вычислений
Расчет должен определить предельно допустимые нагрузки, которые данная система фундамента возьмет на себя без разрушения или значительных деформаций.
- Вначале происходит сбор данных, когда выясняется тип грунта, его физико-механические свойства, наличие грунтовых вод, других геологических условий, а также определяются нагрузки на фундамент.
- Далее необходимо рассчитать точнейшие характеристики грунта в цифровом выражении, такие, как модуль деформации, удельное сцепление, угол внутреннего трения, плотность грунта, а также понадобится глубина заложения фундамента. Все эти показатели нужны, так как делается расчет фундамента по несущей способности грунта, ведь он также воспринимает нагрузку на себя.
- Непосредственно вычисления несущей способности происходят разными методами исходя из конструкции основы:
-
- Плавильный расчет несущей способности ленточного фундамента, требует величины сопротивления испытываемых нагрузок основанием и почвы, а также проектную площадь конструкции. Учитываются площадь основания (опорная), коэффициент надежности, совокупность всей нагрузки здания, коэффициент работы основания в почве, расчетное сопротивление почвы.
- Способность свайной конструкции выдерживать нагрузку вычисляется с учетом сопротивление грунта под острием свай, их периметра и поперечного значения, сопротивления грунта боковыми стенками, глубины забивки, пр.
- Несущая способность плитного фундамента считается одной из самых надежных. Для расчетов понадобятся не только свойства грунта, нагрузки и площадь фундамента. Нужно знать технические характеристики бетона и прочих стройматериалов, параметры арматуры и плиты, а также ряд других сведений.
Таким образом, сделать точные расчеты несущей способности разного типа фундаментных систем может только специалист, который учтет все особенности расчетов и влияние факторов, характерных для конкретного здания. От достоверности показателей несущей способности зависит не только прочность и долговечность здания, но и безопасность тех, кто в нем будет жить или работать. Поэтому не стоит доверять столь серьезные вычисления дилетантам или онлайн калькуляторам, которые, в лучшем случае, учтут общеизвестные данные. Но не осилят сложные вычисления свойств грунта или влияния нагрузок. Что, в итоге, приведет к преждевременному разрушению фундамента, а затем, и всего здания.
