|
|||||||
|
|||||||
| ua | / |
|
|||||||
|
|||||||
Фундаменты. Главное.
|
||
|
||
|
Фундаменты в разных условиях: риски и решения Фундамент - основа здания, и если он прочен, то стоять дому долго. Чаще всего их делают ленточными, самыми простыми в исполнении, на площадках с простыми грунтами - песками, супесями, суглинками или твердой глиной, без каких-либо усложнений. Но нередко приходится сталкиваться и с непростыми геологическими условиями при строительстве, когда от адекватности решения фундаментов зависит судьба всего дома. Что нужно знать об угрозах для прочности фундамента, и как их купировать? Кроме сейсмики, которую мы вынесем из рамки рассмотрения, угроз три – пучинистость, просадка и оползень. Здесь мы рассмотрим эти риски и поделимся решениями. Частая причина деформации, а то и разрушения фундамента - силы морозного пучения, неравномерное поднятие, "вздутие" некоторых грунтов зимой. Такое их поведение связано с глубиной промерзания и с глубиной грунтовых вод. Сила вспучивания настолько велика, что в состоянии приподнять практически любое строение. По данным некоторых исследований, она достигает 10-15 т/м2, то есть при площади опорной поверхности фундамента 10 м2 сила пучения составит 100-150 т. Укротить эти поистине фантастические силы может только правильное выполнение фундамента. Просадка грунта под домом – другой физический процесс, реакции грунта на нагружение. Лёссы и лессовидные суглинки / супеси при замачивании теряют в объёме и сжимаются под грузом дома. Противоядия тут два – отведение воды от них и уширенные основания фундамента. Не лучше реагируют на нагрузку торфы / заторфованные грунты, им для сжатия не нужно даже замачивание, достаточно только дать им нагрузку сверх их совсем небольшой несущей способности. Для заторфованных грунтов достаточно расширить основание, «размазав» нагрузку от дома на бОльшую площадь грунта, а вот торф в чистом виде неспособен нести вообще ничего, поэтому его или проходят / пронизывают насквозь сваями, или замещают нормальным грунтом. Если же между слоем торфа и основанием фундамента достаточно много нормального грунта, то и это не понадобится, нагрузку от дома полностью возьмет на себя верхний грунт. Особый случай – оползневой склон, где грунт способен при замачивании размягчаться, а склон вследствие этого сползать, вместе со всем, что на нем находится. Фундаментам тут приходится держать и дом (вертикальная нагрузка), и удерживать сползающую часть склона (горизонтальная нагрузка). Здесь сработают сваи, хорошо заведенные в грунты под оползневыми. Очень редко, но встречаются глины-плывуны, и тут решают вопрос либо сваи, заведенные сквозь плывуны в прочный грунт, либо их, плывунов, замещение. Конечно, не только фундаменты позволяют решать такие вопросы, может быть и архитектурное решение – выбрать, к примеру, слой торфа и сделать в этом высвободившемся объёме подвал – но мы здесь о фундаметах, поэтому расмотрим всё то, что влияет на работу фундамента, на его судьбу в конечном итоге – и на его проектирование. |
||
| Итак, прежде чем проектировать фундамент, нужно знать: | ||
|
||
| Начнем с грунтов. | ||
|
Виды грунтов Скалистые Скалистые грунты - наиболее надежные. Они прочны, не проседают, не размываются и не вспучиваются. Фундамент можно возводить непосредственно на поверхности такого грунта, без какого-либо вскрытия или заглубления. Хрящеватые Этот вид грунта содержит прожилины гравия, обломков камней. Не сжимается и не размывается. Рекомендуется закладка фундамента с заглублением не менее полуметра. Песчаные Песчаные грунты имеют свойство сильно уплотняться под нагрузкой. Эти грунты не задерживают воду и при промерзании не пучинят. Супеси и Суглинки Супеси и Суглинки - это грунты, занимающие промежуточное положение между песчаными и глинистыми грунтами. Они содержат от 3 до 30% включений глины. При содержании глины от 10 до 30% грунт относят к суглинкам, а при более низком содержании грунт имеет название - супесь. Глинистые Глинистые грунты могут сжиматься, размываться, а при замерзании вспучиваются. Фундамент в этом случае должен быть заложен на всю глубину промерзания. Лёссы и лессовидные грунты Лёсс – пористый карбонатный грунт, который при увлажнении сильно теряет объём и прочность. Лессовидные суглинки и супеси в меньшей степени подвержены этой «слабости», но также реагируют на воду, сжимаясь. Эти типы грунтов относятся к категории просадочных. Торфы и заторфованные грунты Торф – практически полностью органический субстрат, который находится в процессе разложения. Способность держать вес нулевая, под нагрузкой сжимается до 30% своего объёма. Заторфованные супеси и суглинки содержат торф / органику разного вида (ветви деревьев, лежалое сено, прочий органический мусор) в меньшей степени и соответственно сжимаются меньше. Эти типы грунтов также относятся к категории просадочных. Оползневые грунты Специфические виды грунта, которые смещаются вниз по склону под действием силы тяжести, что может быть вызвано подмывом склона водой и переувлажнение грунта. Глубина промерзания грунта Глубина промерзания грунта различна и зависит от климатических условий места расположения и от состава грунтов. Средняя глубина промерзания в Киеве и области - 0,9 - 1,2 м, в зависимости от грунта Уровень грунтовых вод Когда геология выявила высокий УГВ (уровень грунтовых вод) на участке строительства, а грунты при этом пучинистые, это означает, что низ фундамента должен быть хотя бы немного ниже уровня сезонного промерзания. Дело в том, что обводненные грунты, замерзая зимой, увеличиваются в объёме из-за превращения воды в лёд. Это явление называют «пучением», а грунты, способные долго удерживать влагу, пучинистыми. Таким образом, для района Киева и области, где уровень сезонного промерзания составляет от 0,9 до 1,2 метра, фундаменты должны заглубляться хотя бы на 0,1 метра ниже уровня сезонного промерзания. Вторая особеность участка с высоким УГВ состоит в том, что если в доме будет подвал, с эксплуатируемыми помещениями, то будет необходима тщательная гидроизоляции фундаментов. Эта гидроизоляция должна быть безупречно герметичной, и здесь не обойдешься стандартной для фундаментов обмазочной гидроизоляцией, тут нужно кое-что посерьёзнее – оклеечная, битумная или битумно-полимерная. Ещё один нюанс, который хоть и не имеет отношения к фундаментам, но раз мы уж задели тему высокого УГВ, то нельзя не упомянуть септики и поля фильтрации, где стоки из системы хоз-фекальной канализации дома очищаются и возвращаются земле. Глубина заложения этих простейших очистных сооружений должна быть ниже уровня сезонного промерзания, разумеется – и выше УГВ. Ведь грунт просто не примет воду из септика, если он насыщен водой. Есть, конечено, и противоядие – герметичный выгребной колодец, который уже ничего не очищает и ничего не выделяет в грунт, но который требуется периодически опорожнять. Для примера, выгребной колодец объёмом 10 м. куб. будет заполнен через 30 дней семьёй из двух человек при интенсивности расхода воды 0,167 м. куб. в сутки на человека (довольно экономный режим). Подытоживая, высокий УГВ несколько усложняет жизнь, но отнюдь не делает её невозможной. Силы, действующие на фундаменты Рассмотрим силы, действующие на фундамент в летнее и зимнее
время, на пучинистом грунте, с высоким уровнем грунтовых вод (УГВ), расположенным выше и ниже уровня промерзания грунта (УПГ). Рисунок слева: летом на фундамент действуют две силы: - нагрузка всего веса здания на фундамент А; Рисунок в центре: зимой к силам А и Б добавляется сила вспучивания В - когда подошва фундамента расположена выше уровня промерзания грунта (УПГ) и грунт под фундаментом, расширяясь (вода в нем превратилась в лед), выталкивает фундамент вверх; также действует сила Г - промерзший грунт рядом с фундаментом стремится расшириться вверх и в стороны, в результате сжимает фундамент и выдавливает его вверх. Такое устройство фундамента следует отнести к неправильным. В зимний период в результате промерзания грунта под его подошвой появляются силы вспучивания В. Совместное действие сил В и Г приводит к подъему фундамента на величину "а". Величина подъема фундамента "а" и возврат на место после оттаивания грунта не одинаковы для всех участков фундамента, это вызывает деформации, и фундамента, и стены. Таким образом, расположение фундамента выше уровня промерзания грунта (УПГ) приводит к рискам образования трещин. Рисунок справа - схема сил для фундамента, подошва которого находится ниже УПГ При таком решении подошва фундамента не испытывает давления мерзлого грунта снизу. А если нет сил вспучивания, то нет и зимнего подъема фундамента силами вспучивания на величину "а". Недостаток этого решения - увеличение сил Г. Для нейтрализации действия этих сил рекомендуется одно из таких решений: - основание фундамента делают уширенным, в виде опорной площадки;
Виды фундаментов Фундаменты передают нагрузку от конструкций дома, стен и колонн, на грунт, их задача – сделать эту нагрузку приемлемой для грунта, чтобы не допустить просадки грунта и последующей деформации фундамента. Соответственно для разных комбинаций конструкций и грунта появились разные виды фундамента. Ленточные Для стен и для более ли менее прочных грунтов подходят Ленточные фундаменты с прямоугольной формой поперечного сечения по всему периметру стен здания (в том числе под всеми его внутренними несущими стенами). Использование «ленты» возможно и на слабопросадочных грунтах, в таком случае подошва делается уширенной, а если и этого недостаточно, то стены фундамента армируются. Таким образом, в зависимости от прочности грунтов Ленточные фундаменты делают или полностью сборными, из готовых блоков, в том числе и подошву, или монолитными, из армированного бетона, частично (только подошву) или полностью (и подошву, и стенки). Столбчатые Для колонн (стоек, столбов и пилонов) на тех же прочных грунтах адекватны Столбчатые фундаменты. Сам фундамент представляет собой столб, бетонный или железобетонный, с опорной подушкой или без неё, ширина подушки должна соответствовать прочности грунта. Как и для всех фундаментов, здесь действует правило адекватности: нагрузка от здания не должна превышать способности грунта, и эту нагрузку мы регулируем шириной основания фундамента – чем больше площадь основания, тем меньше концентрация нагрузки. Плитные Для всех видов конструкции здания, стен и колонн, в ситуации несоответствия нагрузок и прочности грунта применяют Плитные фундаменты. Грунт может быть вполне нормальным, песком или супесью - но нагрузку от 24-х этажного дома, сконцентрированную вдоль "ленты", нести категорически не согласен. Плитный фундамент распределит нагрузку на гораздо большую площадь, и грунт будет доволен. Точно так же этот вид фундамента решает вопрос и на просадочных грунтах, для небольших зданий – там нагрузка хоть и небольшая, но у грунта гораздо меньшая несущая способность, и ему поможет распределение нагрузки Свайные В ещё более сложных случаях, когда верхние слои грунта никак не соответствуют нагрузкам, применяют Свайные фундаменты, проникая сквозь недостаточно прочные грунты и перердавая нагрузку на нижние, более плотные. Этот же вид фундамента помогает и на сильнопросадочных грунтах, точно так же проникая сквозь них к нормальным; на оползневых склонах сваи удерживают и склон от сползания, кроме самого здания, работая и на вертикальную нагрузку, и на горизонтальную. Свая может быть забивная, буронабивная, буроинъекционная или задавливаемая. Это может быть и готовая ж/б свая (забивная или задавливаемая) или стальная труба, использованная в качестве формы и заполненная бетонной смесью (буронабивная), или изготавливаемая на месте, буроинъекционная (задавливанием бетона в ствол скважины). | ||
