Проектирование фундаментов

Заказать услугу или получить консультацию

 

В современном строительстве все чаще встречается ситуация, когда Клиент выбирает две компании для проектирования конструкций здания. Одна компания выполняет проектирование надземной части здания, вторая – проектирование оснований и фундаментов. С чем связана эта тенденция? Почему появляются компании, которые выбирают узкую специализацию – проектирование фундаментов, и почему спрос на такие компании все больше растет?

Для начала нужно разобраться с составом задачи, которая является сложнейшей в проектировании любого здания и в большинстве случаев стоит дороже других разделов проекта. Из чего же состоит проектирование оснований и фундаментов?

Инженерно-геологические изыскания

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ФУНДАМЕНТОВПрежде всего, необходимо изучить геологический состав площадки строительства. Основание задает весь ритм и концепцию будущего фундамента. Если изыскатели обнаружат хотя бы одно из нижеперечисленных условий, стоимость проектирования и строительства возрастет.

Что точно повлияет на стоимость строительства:

  • Карстовые процессы
  • Вечная мерзлота
  • Просадочные грунты
  • Пучинистые грунты
  • II или III категория грунта по сейсмическим свойствам.

Про карстовые воронки, землетрясения и условия вечной мерзлоты знает каждый школьник, поэтому представить, почему эти условия усложняют проектирование фундаментов, не составит труда.

Условия низких температур

Морозное пучение грунтов – это подъем ненагруженной поверхности промерзающего грунта. Деформации грунта ведут, в свою очередь, к деформациям фундамента и здания в целом, и именно деформации грунта являются основным пунктом оценки и расчетов. Проектирование фундаментов на пучинистых грунтах предполагает ряд защитных мер: водозащитных, теплозащитных или физико-химических. Основная идея в том, чтобы не допустить увлажнения и промерзания таких грунтов, либо полностью заменить линзы пучинистых грунтов на песчаный грунт, что естественно влияет на стоимость и сроки строительных работ.

Просадочные грунты

Просадка грунтов – это потеря прочности основания при повышении влажности и появление дополнительных деформаций от внешней нагрузки и (или) собственного веса грунта.  Замачивание просадочных грунтов происходит из-за многих факторов: обильных осадков, повышения уровня грунтовых вод или техногенных случаев, когда системы водоснабжения или водоотведения дают сбой и выбрасывают в грунт большое количество воды. Одна из сложностей при проектировании фундаментов на просадочных грунтах – это учет наиболее неблагоприятных факторов и мест замачивания для оценки неравномерных просадок и их влияния на фундамент. Решаются проблемы просадочных грунтов выбором фундаментов глубокого заложения, свайных фундаментов, закреплением грунта, водозащитными мероприятиями и прочими способами.

Инженеры, разрабатывающие проект, могут произвести оценку строительной площадки на этапе изысканий и предварительно определить все дополнительные мероприятия, которые потребуется произвести Клиенту для строительства, а также их стоимость. Для этого проектировщики должны не только владеть стандартными расчетными методиками для оценки сложных грунтовых условий, но и хорошо знать особенности инженерных изысканий на подобных площадках, технологии защиты основания и этапы производства работ такого типа, да и вообще обладать более широкими компетенциями в  области проектирования оснований и фундаментов зданий и сооружений.

Оценка конструктивной схемы наземной части здания

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ФУНДАМЕНТОВПосле проведения инженерных изысканий и предварительной оценки основания будущего здания проектировщики должны обратить свое внимание на наземную часть здания. Проектирование фундамента дома должно и может начинаться в момент появления первого архитектурного эскиза. Уже на этом этапе можно сделать общие выводы о работе конструктивной схемы будущего здания.

Специалист-конструктор может по планировкам и принятой этажности провести подробный анализ концепции здания и предположить характер поведения этого конкретного здания на этой конкретной площадке. Гибкая конструктивная схема или жесткая? Распределение нагрузок на фундамент будет равномерным или сильно дискретным? Каковы величины этих нагрузок? Возможна ли ситуация отрыва фундамента от горизонтальных нагрузок, например ветра? Может ли здание всплывать от действия грунтовых вод? На эти и многие другие вопросы можно ответить, имея перед глазами всего один план типового этажа и зная количество этажей.

Почему это важно?

Предположим, что уже на этапе архитектурного эскиза Клиент будет знать тип и общие характеристики принятых фундаментов, список дополнительных мероприятий, которые могут потребоваться (устройство шпунтовых ограждений, дренажа, закрепление основания, замена грунтовых масс и пр.). Это значит, что на самых ранних стадиях проектирования можно провести укрупненный анализ стоимости строительства. Устройство фундаментов и земляные работы могут составлять от 10 до 30% полной стоимости строительства объекта.  В случае, когда условия площадки или принятая конструктивная схема не позволяют устроить фундаменты простым путем, а сложные фундаменты увеличивают стоимость объекта на дополнительные 20%, Клиент максимально заинтересован в том, чтобы узнать об этом на ранних сроках. На этапе эскиза можно свободно и без значительных затрат вносить корректировки в конструктивную схему здания и планировки.

Итак, оценка конструктивной схемы здания на ранних сроках проектирования – это очень важный и правильный шаг. Для выполнения такой оценки Проектировщик обязан обладать очень широкими компетенциями, но уже в другой сфере, на этом этапе важно понимание различных конструктивных схем здания в целом и их поведения на различных грунтовых условиях в частности.

Выбор типа фундамента

На основании данных о грунтовых условиях и с предварительно принятой конструктивной схемой будущего здания проектировщик решает задачу о выборе типа фундамента для этого проекта.

В практике применяются несколько типов фундаментов, которые делятся на группы в зависимости от многих факторов. Например, по глубине заложения фундаменты делятся на следующие типы:

  • фундаменты мелкого заложения;
  • свайные фундаменты;
  • фундаменты глубокого заложения;

А по типу основания:

  • фундаменты на естественном основании;
  • фундаменты на искусственном основании;

Каждая группа может раскрываться дальше и делится на подтипы. Так, при проектировании фундаментов на естественном основании можно выделить следующие подтипы:

  • отдельные фундаменты;
  • ленточные фундаменты под ряд колонн;
  • ленточные фундаменты под стены;
  • сплошные фундаменты в виде железобетонных плит;
  • массивные фундаменты под всем сооружением;

И эти фундаменты, в свою очередь, могут выполняться из различных материалов: бутовой кладки, бутобетона, бетона, железобетона и, в особенных случаях, из металла или дерева.

Вариантов для выбора фундаментов великое множество. Стоит также отметить, что расчет и анализ каждого типа фундамента – это отдельная инженерная задача, не похожая на другую. Так, например, даже проектирование свайного фундамента под колонну и проектирование свайных фундаментов под стены требуют кардинально разных методик расчета и конструирования.

Проектирование монолитных фундаментов

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ФУНДАМЕНТОВМы считаем, что монолитный плитный фундамент – одно из самых экономичных и надежных решений. Такие фундаменты обладают целым рядом преимуществ:

  • При грамотном проектировании плитного фундамента возможно обеспечить равномерную передачу нагрузок на грунт. Т.е. фундамент будет работать как жесткий штамп и это решает проблемы неравномерных осадок и деформаций, крена фундамента и здания, отрыва фундамента и многие другие проблемы.
  • Плитные фундаменты наименее чувствительны к неравномерному геологическому составу основания. За счет общей жесткости фундамент обеспечит передачу нагрузок на более устойчивые точки, а слабые слои основания останутся ненагруженными.
  • Плитные фундаменты стоят гораздо дешевле свайных, а устройство плитных фундаментов занимает гораздо меньше времени.

Фундамент кессонного типа

В случае, если жесткости плитного фундамента недостаточно, для передачи нагрузок на основания необходимым образом могут быть запроектированы фундаменты кессоного типа. Кессон – это две плиты (верхняя и нижняя), соединенные между собой системой перекрестных балок или балок-стенок.  Фундаменты такого типа отлично работают на слабых грунтах при значительных нагрузках и очень экономичны. В нашей практике встречались случаи, когда кессонный фундамент заменил свайный фундамент с длиной свай более 16 метров, что дало значительную экономию нашему Клиенту.

Большое количество вариантов проектирования фундаментов подразумевает большую базу знаний и навыков для принятия этого решения.

Моделирование грунтового основания

Следующим этапом проектирования фундаментов является моделирование грунтового основания и совместной работы здания с фундаментами и основанием. Обычно этот шаг проводится после детальных расчетов надземной части здания и проверки надземных конструкций по всем группам предельных состояний.

Основная сложность этого шага в том, что еще не существует точных математических моделей, которые могут описать поведение грунтового основания под воздействием нагрузки и естественных процессов, которые протекают в земле. Исследования, которые включают десятилетия мониторинга осадок оснований различных реальных зданий и сооружений, нового строительства и старого фонда, показывают, что ожидаемые расчетные деформации грунта и реальные осадки отличаются на 20-50%, без явной корреляции с используемыми инженерными методами при расчетах, будь то эмпирические зависимости из справочников прошлого века или современные расчетные комплексы с объемным моделированием грунтовых оснований.

Однако не следует опасаться, ведь огромное количество зданий и сооружений, которые существуют вокруг каждого из нас, подтверждают надежность инженерных методов расчета и моделирования грунтового основания.

Сегодня расчетные программные комплексы активно развиваются и математические модели все более точно описывают поведение грунтового основания при действии нагрузок и различных факторов. Создание более сложной и подробной математической модели грунтового основания так же требует навыков как использования расчетного программного комплекса, так и понимания математических алгоритмов расчета основания, заложенных в этот комплекс.

Проектирование оснований и фундаментов

Мы подробно описали основные шаги проектирования оснований и фундаментов зданий и сооружений. Уровень сложности задачи стал более понятным после этих пояснений. Фундаменты и основания – это особенная область инженерного дела, и, пожалуй, самая ответственная в проектировании. Риски не только и не столько в том, что стоимость и сроки строительства вдруг могут критично вырасти. Гораздо большие риски заключаются в том, что ошибки при проектировании фундаментов могут привести к катастрофичным последствиям. Поэтому мы рекомендуем нашим Клиентам внимательно относиться к выбору проектной организации, которая будет осуществлять проектирование подземной части здания или сооружения.

Проектирование фундаментов – к кому обратиться?

Именно потому, что задача проектирования фундаментов настолько сложная и многогранная, требует особой специализации проектировщиков, Клиенты вынуждены обращаться в отдельную компанию для решения этого раздела проектирования.

Наша компания знает и любит эту область проектирования, и профессиональные интересы многих наших конструкторов заключаются именно в проектировании оснований и фундаментов.  За всю историю существования компании было выполнено более 100 проектов подземных конструкций различных конфигураций, в том числе в особых грунтовых условиях. Благодаря накопленному опыту, мы также предоставляем услуги по оптимизации проектов фундаментов и оснований, причем концепты оптимизации предоставляем нашим Клиентам бесплатно в течение трех дней с подачи заявки.

Стоимость проектирования фундамента

Сколько же это стоит? Какова цена проектирования фундамента? Стоимость проектирования связана со сложностью грунтовых условий и конфигурацией здания в целом и с поставленными для проектировщика задачами в частности.  Стоимость проектирования фундаментов и оснований в среднем составляет 10-30% от общей стоимости проектирования здания.

Заказать услугу или получить консультацию

 

В компании «Фикоте Инжиниринг» цена проектирования фундамента начинается от 150 рублей за 1м2 общей площади здания. Мы предоставим подробное коммерческое предложение по проектированию оснований и фундаментов Вашего объекта гарантировано в течение трех дней после обращения в нашу компанию.