01Новое строительство
Проверяем фундаментную систему по второй группе предельных состояний
Определяем осадки и их неравномерность, а для чувствительных схем — крен, прогиб и другие параметры совместной деформации.
Расчёт оснований по деформациям
Расчёт осадок, крена и неравномерных деформаций
Определяем собственные деформации основания проектируемого или реконструируемого сооружения: осадки, относительную разность осадок, крен, прогиб / выгиб и другие параметры, которые влияют на работу фундаментной системы и надфундаментных конструкций. Для простых схем применяем нормативные аналитические методы, для сложных — совместный численный расчёт сооружения и основания.
01 / Когда выполняется
Расчёт по деформациям отвечает не на вопрос «просядет ли здание», а на вопрос — допустима ли его расчётная деформация
СП 22 ограничивает абсолютные и относительные перемещения основания так, чтобы они не нарушали нормальную эксплуатацию сооружения и не снижали его долговечность.
02Плитный фундамент
Нужно понять пространственное распределение осадок под большой плитой
Учитываем неоднородность грунтов, распределение нагрузок, жёсткость фундаментной плиты и совместную работу с каркасом.
03Свайная система
Определяющей становится осадка группы, а не отдельной сваи
Для свайного поля учитываем взаимное влияние свай, работу ростверка / плиты и расчётную схему по действующему СП 24.
04Реконструкция
Новые нагрузки создают дополнительную осадку существующего основания
Расчёт ведём относительно существующего состояния с учётом фактического технического состояния здания и последовательности работ.
02 / Контролируемые деформации
Предельная осадка — не одно универсальное число для всех зданий
Сравнение выполняется по параметрам, которые действительно ограничивают работу конкретного сооружения.
Осадка s
Максимальное или характерное вертикальное перемещение основания в принятом расчётном состоянии.
Средняя осадка
Используется там, где важна общая вертикальная деформация сооружения или фундаментного массива.
Относительная разность осадок Δs/L
Критична для каркасов, стен и других систем, чувствительных к неравномерной деформации опор.
Крен i
Определяется с учётом момента, влияния соседних фундаментов, неравномерной сжимаемости и жёсткости сооружения.
Прогиб, выгиб, кривизна, закручивание
Используются для протяжённых и пространственно чувствительных конструктивных схем.
Проектные предельные значения
Принимаются по СП 22 и требованиям проекта; технологические ограничения оборудования могут быть строже табличных нормативных значений.
03 / Методы расчёта
Метод выбираем по расчётной схеме, а не по принципу «3D всегда лучше»
Аналитический расчёт удобен для нормативного контроля и прозрачной проверки порядка величин. Численная модель нужна там, где определяющими становятся совместная работа, стадийность, нелинейность или пространственная неоднородность.
СП 22 / линейное полупространство
Метод послойного суммирования
Нормативный метод определения осадки отдельного фундамента при выполнении условий применимости линейной расчётной схемы.
учёт сжимаемой толщи
деформационные характеристики слоёв
напряжения от внешней нагрузки
влияние разгрузки котлованом — в предусмотренных СП случаях
СП 22 / приложение В
Линейно деформируемый слой
Допускается в установленных СП 22 пределах для предварительных расчётов сооружений геотехнической категории 2 и окончательных расчётов категории 1.
ограниченная область применимости
не заменяет совместный расчёт сложной системы
удобен как независимая аналитическая проверка
исходные допущения фиксируются в записке
МКЭ / совместная работа
Численный расчёт основания
Применяем, когда необходимо учитывать жёсткость сооружения, нелинейность грунтов, строительные стадии, крупную плиту или сложную пространственную работу.
2D или 3D — по геометрии задачи
нелинейная модель грунта — по исходным данным
контакт фундамент — основание
верификация модели и контроль аналитическим расчётом
Линейный расчёт по СП 22 имеет собственные границы применимости.
При использовании схемы линейно деформируемого полупространства среднее давление под подошвой должно соответствовать установленному СП условию относительно расчётного сопротивления R.
Если задача выходит за предпосылки линейной схемы, не «подгоняем» аналитический метод — меняем расчётную постановку.
04 / Численная модель
Для сложной системы осадка — результат совместной работы сооружения и грунтового массива
СП 22 требует выбирать расчётную схему с учётом факторов, которые определяют напряжённое состояние и деформации основания и конструкций.
Собираем геологическую модель
ИГЭ, расчётные характеристики, подземные воды, границы и неоднородность.
ОснованиеЗадаём исходное напряжённое состояние
Учитываем естественное состояние массива и разгрузку от разработки котлована.
Initial stateМоделируем фундамент и подземную часть
Плита, отдельные фундаменты, стены, сваи и контактные элементы — по задаче.
КонструкцииВоспроизводим стадии
Откопка, устройство фундамента, возведение подземной и надземной части, приложение нагрузок.
ПоследовательностьПолучаем поле деформаций
Максимальная и средняя осадка, относительная разность, крен и характер деформирования основания.
РезультатСопоставляем с критериями
Проверяем предельные значения и влияние деформаций на расчётную работу конструкций.
Вывод Численная модель не отменяет инженерную проверку порядка величин.
Аналитический расчёт и нормативные оценки используем как независимый контроль. Существенное расхождение — повод проверить ИГИ, модуль деформации, разгрузочную ветвь, граничные условия, стадийность и принятую модель грунта, а не автоматически выбирать «красивый» результат.
05 / Свайные фундаменты
Для свайной системы осадка определяется по работе группы, а не по перемещению одной сваи
Действующий СП 24 разделяет расчёт одиночной сваи, малой группы, большого свайного поля и комбинированного свайно-плитного фундамента.
01Одиночная свая
Осадка от осевой нагрузки
Используется как характеристика работы отдельной сваи и элемент последующего расчёта группы.
02Малая группа
Взаимное влияние свай
Осадка каждой сваи зависит от нагрузки соседних свай; распределение усилий уточняется совместно с ростверком и надфундаментной конструкцией.
03Большое свайное поле
Условный фундамент или численная модель
Для больших групп СП 24 предусматривает расчёт по модели условного фундамента; для сложных и ответственных систем применяем численную постановку по условиям задачи.
04КСП
Совместная работа плиты и свай
В комбинированном свайно-плитном фундаменте нагрузку воспринимают и плита, и сваи, поэтому отдельно оцениваем их совместный деформационный отклик.
06 / Реконструкция и осадки во времени
Для существующего здания считаем дополнительную деформацию относительно уже сложившегося состояния
Новая надстройка, оборудование, углубление подземной части и иные работы не обнуляют предыдущую историю нагружения основания.
Фактическое техническое состояние
Предельная дополнительная деформация принимается с учётом категории технического состояния реконструируемого сооружения.
Дополнительная нагрузка
Определяем прирост нагрузки и дополнительную осадку, а не повторно считаем всё здание как новое.
Последовательность работ
Учитываем разгрузку, демонтаж, новые фундаменты, подведение конструкций и этапы повторного нагружения.
Изменение свойств основания
При длительной эксплуатации, водопонижении, замачивании и других воздействиях расчётные характеристики принимаются по актуальным данным.
Связь с обследованием
Трещины, крены и накопленные деформации используются при интерпретации допустимого дополнительного воздействия.
Для водонасыщенных слабых грунтов итоговой величины осадки может быть недостаточно.
СП 22 предусматривает расчёт осадок во времени, когда для оценки НДС и эксплуатационной работы существенны первичная и вторичная консолидация. В такой задаче результатом становится не только конечная осадка, но и прогноз её развития во времени.
07 / Примеры материалов
Расчёт должен показывать не только одно значение s
После этого блока вставить обычный Tilda Image Block. Инженерно-геологический разрез; схема послойного суммирования; эпюры σzg / σzp; граница сжимаемой толщи; 3D геотехническая модель; поле вертикальных перемещений; карта осадок плиты; линия / плоскость крена; сравнение вариантов; таблица проверки предельных деформаций. Без объектов и закрытых данных.
08 / Состав выдачи
Что должно быть в расчёте деформаций
Не ограничиваем результат фразой «осадка не превышает допустимую». В записке должна быть прослеживаема вся цепочка от исходных данных до проверяемого критерия.
Расчётная схема основания
Принятый метод, геологическая модель, характеристики грунтов и ограничения применимости.
Нагрузки и расчётное состояние
Набор нагрузок, на который выполнена проверка деформаций.
Осадки и их распределение
Максимальные, средние и характерные значения по фундаментной системе.
Неравномерность деформаций
Δs/L, крен и другие параметры, существенные для данного типа сооружения.
Сравнение с предельными значениями
Проверка по нормативным и проектным критериям без подмены их единым «допуском в миллиметрах».
Расчёт свайной системы — при наличии
Взаимное влияние свай, условный фундамент / численная модель, КСП — по фактической схеме.
Осадки во времени — при необходимости
Прогноз консолидации и развитие деформаций в принятом временном интервале.
Технические выводы
Достаточность принятой фундаментной системы и необходимые корректировки, если критерии не выполняются.
09 / Исходные данные
Что передать для постановки расчёта
Для первичного разбора достаточно ИГИ, геометрии фундаментов и нагрузок. Способ расчёта определим после просмотра исходной схемы.
Что полезно приложить
01
инженерно-геологические и гидрогеологические изыскания
02
планы и разрезы фундаментной системы
03
нагрузки на фундаменты или модель КР
04
отметки котлована и строительную последовательность — если они влияют на расчёт
05
свайное поле и результаты испытаний — для свайной схемы
06
категорию технического состояния — для реконструкции
07
технологические требования к осадкам / кренам оборудования — если есть
08
предыдущие расчёты или замечания экспертизы — при проверке / корректировке
11 / Вопросы
По расчёту осадок и крена
Единого значения для всех зданий нет. Предельные деформации зависят от конструктивного типа сооружения, его жёсткости, назначения и технологических требований. Для нового строительства ориентируются на требования СП 22 и приложения Г, для реконструкции — также на техническое состояние и специальные ограничения проекта.
Зависит от сооружения. Равномерная осадка может быть относительно большой и не вызывать значительных усилий в каркасе, тогда как меньшая, но неравномерная осадка создаёт перекос, крен и дополнительные усилия. Поэтому проверяется не только максимальное значение s.
Когда выполняются предпосылки линейной расчётной схемы и не требуется детально учитывать пространственную совместную работу, нелинейность или строительную стадийность. Для сложной фундаментной системы аналитический метод полезен как независимая контрольная оценка.
Не автоматически. 3D-модель оправдана, если пространственная неоднородность, распределение нагрузок, сложная геометрия или взаимодействие с другими конструкциями существенно влияют на результат. Для простой схемы достаточно более рациональной постановки.
СП 22 требует учитывать момент на уровне подошвы, влияние соседних фундаментов и нагрузок, неравномерность сжимаемости, заглубление и жёсткость надфундаментной конструкции. Поэтому крен не всегда корректно определять простым делением разности двух крайних осадок на расстояние.
Здесь рассчитывается деформация основания самого проектируемого или реконструируемого сооружения под его нагрузкой. В ОВС определяются дополнительные деформации существующей окружающей застройки от воздействия нового строительства или реконструкции.