Фундамент під колону, щоглу чи опору: що з ДБН В.2.1-10 потрібно проєктувальникові металоконструкцій

Хто що передає на стику

Норми розподіляють відповідальність просто. Проєктувальник основ і фундаментів вибирає тип, глибину закладання й розміри фундаменту за результатами вишукувань і за навантаженнями, які йому передали. Проєктувальник металоконструкції відповідає за те, що стоїть над фундаментом, і за дані, з яких фундамент розраховують. Помилка в цих даних перетворюється на фундамент, не розрахований на реальну опору.

Ми виготовляємо опори, щогли, колони, сталеві палі-оболонки, анкерні клітки й закладні та розробляємо креслення КМ і КМД. Проєкт фундаменту виконуємо за окремим замовленням і за окрему оплату, або лише передаємо навантаження на фундамент, і проєктує його замовник або його проєктувальник основ і фундаментів. Наша частина стику — вихідні дані й анкерний вузол.

Навантаження в рівні опорної плити

Опора передає основі не лише вагу. Проєктувальникові фундаменту потрібні три складові: поздовжня сила, згинальний момент і поперечна сила. У колони каркаса вони з’являються від покриття, кранів і вітру, у щогли чи вежі здебільшого від вітру на конструкцію й обладнання, в опори ЛЕП ще й від проводів, тросів та ожеледі. Чому саме момент здебільшого вирішує розмір фундаменту, пояснює стаття про фундаменти щогл, веж і опор ЛЕП.

Норми вимагають розраховувати фундамент за двома групами граничних станів: за несучою здатністю основи й за деформаціями. Для кожної групи беруть своє сполучення навантажень, тому передавайте обидва набори, а не одне «розрахункове» число. Позначайте й тривалість: снігове навантаження та навантаження на перекриття під час розрахунку за деформаціями враховують як тривалі, а за несучою здатністю як короткочасні. Навантаження від рухомого підйомно-транспортного обладнання в обох випадках короткочасні.

Види навантажень і впливів беруть за нормами навантажень (ДБН В.1.2-2:2006). Для опор ЛЕП норми фундаментів відсилають до правил влаштування електроустановок: навантаження від проводів, тросів і лінійної арматури та їхні сполучення визначають за ними (див. навантаження на повітряні лінії). Фундамент опори ЛЕП перевіряють для всіх режимів роботи лінії, а динамічну дію поривів вітру на конструкцію опори враховують лише в перевірці за несучою здатністю основи.

Що ще перевіряє проєктувальник фундаменту опори

Для опор ЛЕП, відкритих розподільних пристроїв, вітроенергоустановок і антенних споруд зв’язку ДБН має окремий розділ. За деформаціями перевіряють середній, крайовий і кутовий тиски, тиск на покрівлю слабкого шару ґрунту, осідання й крен, горизонтальні сили на рівні верху фундаменту та кут повороту стояка на рівні землі. За несучою здатністю перевіряють міцність і стійкість основи, зсув по підошві та по слабкому шару. Саму конструкцію фундаменту розраховують за нормами залізобетону: продавлювання плитної частини, згин, утворення й розкриття тріщин.

Опори ЛЕП за характером навантаження поділяють на проміжні, анкерні й кутові. Залежно від напрямку складової навантаження фундаменти або перекидаються, або висмикуються. Для фундаментів, що висмикуються, коефіцієнт надійності за призначенням різний для проміжних, анкерних, кутових і спеціальних опор. Тому у вихідних даних завжди пишіть тип опори й схему кріплення.

Граничні деформації: крен, осідання, різниця осідань

Розрахунок за деформаціями ставить фундаменту одну умову: розрахункова спільна деформація основи й споруди не повинна перевищувати граничної. Граничні значення задають норми проєктування самої споруди, правила експлуатації обладнання або завдання на проєктування. Якщо там нічого не сказано, а конструкція спеціально не розрахована на зусилля від нерівномірних осідань, допускається брати значення з рекомендованого додатка до ДБН.

Звідси практичний наслідок: допустимий крен щогли, вежі чи ряду опор має прийти від нас або від виробника обладнання, а не бути вгаданим у проєкті фундаменту. У таблиці порядок величин із попередньої редакції норм (2009 р.) для споруд, найближчих до нашого асортименту. Чинні значення звіряйте з ДБН В.2.1-10:2018: вони можуть відрізнятися.

Для опор ЛЕП відносну різницю осідань рахують на базі L: це відстань між осями блоків фундаменту в напрямку горизонтальних навантажень, а в опор з відтяжками відстань між осями стиснутого фундаменту й анкера. Якщо основа складена горизонтальними шарами ґрунту, витриманими за товщиною, норми допускають збільшити граничні осідання на 20 %. Значення є рекомендованими й діють, коли завдання не встановлює інших.

Що означає крен 0,002

Крен 0,002 — це два міліметри на метр висоти. На щоглі заввишки 30 м відхилення верху лише від крену фундаменту становить 60 мм, а до нього додається прогин самої конструкції під вітром. Для антен допуск може бути жорсткішим за нормативний, і його задає виробник обладнання (див. вежі зв’язку).

Для шарнірних систем і жорстких споруд баштового типу норми допускають не встановлювати граничні деформації за умовою міцності й тріщиностійкості конструкції: зусиль від нерівномірних осідань у них не виникає. Це не скасовує обмеження крену за умовою експлуатації, тобто вертикальності антени, світильника чи стояка.

Момент, ексцентриситет і відрив підошви

Крен фундаменту рахують з урахуванням ексцентриситету навантаження, тобто моменту на рівні підошви, впливу сусідніх фундаментів і нерівномірної стисливості основи. Враховують і заглиблення фундаменту, жорсткість надфундаментної конструкції та те, що нахил сам збільшує ексцентриситет: опора, яка вже трохи нахилилась, навантажує основу ще нерівномірніше. У водонасичених глинистих ґрунтах додатково рахують крен від повзучості скелета ґрунту, тобто він наростає з часом.

Розміри позацентрово навантажених фундаментів колон виробничих будівель, зокрема з мостовими кранами, і споруд баштового типу підбирають так, щоб епюра тиску була трапецієподібною. Трикутну епюру, коли край підошви відривається від ґрунту, допускають лише з обґрунтуванням. З проєктувальником фундаменту про це домовляються до випуску креслень КМД: допущений відрив змінює розрахунковий крен, який ми отримаємо назад.

Вишукування: що вносять у завдання і що має бути у звіті

Норми не допускають проєктувати основи й фундаменти без достатнього інженерного обґрунтування. Завдання на вишукування має містити відомості про конструктивні рішення об’єкта, передбачувані типи й глибину закладання фундаментів та навантаження на них. Тобто виконавці вишукувань отримують це від проєктувальника фундаменту, а той від нас: де стоїть кожна опора, яка вона і з якими навантаженнями. Свердловина за межами майданчика опори мало що скаже про ґрунт під нею.

Результати вишукувань мають дати все, за чим вибирають тип і глибину фундаменту: розріз зі слабкими прошарками, властивості ґрунтів у межах зони, що деформується, рівень підземних вод разом із прогнозом його змін (верховодка, сезонні коливання, техногенні зміни), агресивність води й ґрунту та глибину промерзання. Глибину закладання визначають, зважаючи на навантаження, глибину фундаментів сусідніх об’єктів і комунікацій, рельєф, ґрунтові умови й промерзання. Нормативну глибину промерзання беруть як середнє з річних максимумів за спостереженнями не менше ніж за 10 років.

Окремо норми виділяють складні умови: слабкі зв’язні ґрунти з модулем деформації менше 5 МПа, лесові, набрякливі, здимальні й насипні ґрунти, підроблювані території, зсуви, карст і сейсмонебезпечні райони. На здимальних ґрунтах фундамент перевіряють на дотичні сили морозного здимання, що діють уздовж його бічної поверхні. Якщо майданчик потрапляє в ці умови, скажіть про це в завданні на опору: висота, обладнання й допустимий крен можуть змінити вибір типу фундаменту.

Агресивність середовища стосується й наших деталей: сталеві анкери та закладна в агресивному ґрунті чи воді потребують захисту, який визначає проєкт. Загальні підходи є в статті про захист від корозії.

Анкерний вузол: де норми мовчать

Про анкерні болти, закладні й кондуктори ДБН не говорить: це предмет проєкту опори та креслень фундаменту. З загальних вимог до вузла застосовується така: граничні деформації основи вибирають так, щоб не було розладнання з’єднань і зміни проєктних положень конструкцій. Тобто крен чи осідання не компенсують підгонкою фланця, їх закладають у допуск на фундамент. Додаток до норм про заходи проти впливу деформацій основи прямо згадує пристрої для вирівнювання конструкцій. Для опори це вирівнювальні гайки під фланцем, які передбачають у вузлі заздалегідь.

До виготовлення закладної з проєктувальником фундаменту узгоджують:

• схему й діаметр анкерів за кресленням фланця опори;
• марку сталі, довжину заглиблення в бетон і спосіб анкерування, які випливають із розрахунку фундаменту;
• позначку верху бетону й висоту виступу анкерів над ним;
• допуски на положення анкерів і спосіб контролю, який записують у виконавчу схему.

Допуски й контроль розібрано в статтях про фундаментні закладні та анкерні болти. Закладну виготовляємо ми, а розміри фундаменту, бетон і армування — предмет проєкту фундаменту.

Нова опора на існуючому фундаменті

Якщо опору ставлять на готовий фундамент, анкерів, що збіглися за схемою, замало. Норми для реконструкції вимагають обстежити стан несучого шару ґрунту, тип, конструкцію й стан фундаментів та оцінити їхню несучу здатність і деформативність з урахуванням фізичного зносу, а висновки підтвердити перевірними розрахунками. Нові навантаження від опори порівнюють із тими, на які фундамент було розраховано: поздовжня сила, момент, поперечна сила й допустимий крен.

Обстеження наявних металоконструкцій ми виконуємо як окрему послугу: технічне обстеження. Стан і несучу здатність самого фундаменту оцінюють у складі обстеження основ.

Наша частина стику і що надіслати

Ми виготовляємо металоконструкції за кресленнями замовника, розробляємо креслення КМ і КМД, виготовляємо опори, щогли, анкерні клітки й закладні: проєктування КМ і КМД, виготовлення металоконструкцій. Для опор нашого ряду навантаження в основі наведено в каталозі (для веж зв’язку — на сторінці Вежі зв’язку), для індивідуальних конструкцій вони випливають із розрахунку КМ. Монтаж виконує партнерська будівельна компанія.

Щоб узгодити стик, надішліть:

• тип і висоту опори або креслення;
• обладнання на опорі й місце будівництва;
• вимоги до крену від виробника обладнання, якщо вони є;
• звіт вишукувань, якщо його вже виконано;
• відомості про фундамент, якщо він готовий або запроєктований: креслення, схему анкерів.

Нормативи й чинність

Стаття спирається на ДБН В.2.1-10:2018 «Основи і фундаменти будівель та споруд. Основні положення» (за відкритими даними чинний з 1 січня 2019 року й замінив редакцію 2009 року) та на ДБН В.1.2-2:2006 «Навантаження і впливи». Значення граничних деформацій у таблиці наведено за редакцією 2009 року як порядок величин. У чинній редакції їх, а також нумерацію розділів і додатків треба звірити.

Чинність і чинна редакція кожного з названих документів потребують перевірки перед посиланням у проєкті. Стаття не замінює проєкт основ і фундаментів і не є розрахунком: параметри фундаменту визначає лише проєктувальник за результатами вишукувань.