|
|||||||
|
|||||||
| / | ru |
|
|||||||
|
|||||||
Фундаменти. Головне.
|
||
|
||
|
Фундаменти в різних умовах: ризики та рішення Фундамент - основа будівлі, і якщо він міцний, то стояти будинкові довго. Найчастіше їх роблять стрічковими, найпростішими у виконанні, на майданчиках із простими ґрунтами - пісками, супісями, суглинками або твердою глиною, без будь-яких ускладнень. Але часто доводиться стикатися і з складними геологічними умовами при будівництві, коли від адекватності рішення фундаментів залежить доля всього будинку. Що потрібно знати про загрози для міцності фундаменту та як їх купірувати? Окрім сейсмики, яку ми винесемо з рамки розгляду, загроз три – спучення, просідання і зсув. Тут ми розглянемо ці ризики та поділимося рішеннями. Часта причина деформації, а то й руйнування фундаменту – сили морозного спучення, нерівномірне підняття, "здуття" деяких ґрунтів взимку. Така їх поведінка пов'язана з глибиною промерзання та з глибиною ґрунтових вод. Сила спучування настільки велика, що може підняти практично будь-яку будову. За даними деяких досліджень, вона сягає 10-15 т/м2, тобто при площі опорної поверхні фундаменту 10 м2 сила спучення становитиме 100-150 т. Приборкати ці воістину фантастичні сили може лише правильне виконання фундаменту. Просідання ґрунту під будинком – інший фізичний процес, реакції ґрунту на навантаження. Леси та лісоподібні суглинки / супісі при замочуванні втрачають в обсязі та стискаються під вагою будинку. Протиотрути тут може бути дві - відведення води від фундаментів і розширена основа фундаменту. Не краще реагують на навантаження торфи / заторфовані грунти, їм для стиснення не потрібно навіть замочування, достатньо лише дати їм навантаження понад їхню невелику несучу спроможність. Для заторфованих ґрунтів досить розширити основу, «розмазавши» навантаження від будинку на велику площу ґрунту, а ось торф у чистому вигляді нездатний нести взагалі нічого, тому його або проходять / пронизують наскрізь палями, або заміщають нормальним ґрунтом. Якщо між шаром торфу і основою фундаменту досить багато нормального грунту, тоді й це не знадобиться, навантаження від будинку повністю візьме на себе верхній грунт. Особливий випадок - зсувний схил, де ґрунт здатний при замочуванні розм'якшуватися, а схил внаслідок цього сповзати, разом з усім, що на ньому знаходиться. Фундаментам тут доводиться тримати і будинок (вертикальне навантаження), і утримувати частину схилу (горизонтальне навантаження), що сповзає. Тут спрацюють палі, добре заведені у ґрунти під зсувними. Дуже рідко, але зустрічаються глини-пливуни, і тут вирішують питання або палі, заведені крізь пливуни в міцний ґрунт, або їх, пливунів, заміщення. Звичайно, не тільки фундаменти дозволяють вирішувати такі питання, може бути і архітектурне рішення - вибрати, до прикладу, шар торфу і зробити в цьому обсязі, що вивільнився, підвал - але ми тут про фундаменти, тому розглянемо все те, що впливає на їх роботу, на їх долю в кінцевому підсумку - і на їх проектування. |
||
| Отже, перш ніж проектувати фундамент, потрібно знати: | ||
|
||
| Почнемо з ґрунтів. | ||
|
Види ґрунтів Скелясті Скелясті ґрунти – найбільш надійні. Вони міцні, не просідають, не розмиваються та не спучуються. Фундамент можна зводити безпосередньо на поверхні такого ґрунту, без будь-якого заглиблення. Хрящуваті Цей вид ґрунту містить прожилки гравію, уламків каміння; не стискається і не розмивається. Рекомендується закладка фундаменту із заглибленням не менше півметра. Піщані Піщані ґрунти мають властивість сильно ущільнюватися під навантаженням. Ці грунти не затримують воду і при промерзанні не спучуються. Супісі та Суглинки Супісі та Суглинки - це ґрунти, що займають проміжне положення між піщаними та глинистими ґрунтами. Вони містять від 3 до 30% включень глини. При вмісті глини від 10 до 30% ґрунт відносять до суглинків, а при нижчому вмісті ґрунт має назву супісь. Глинисті Глинисті ґрунти можуть стискатися, розмиватися, а при замерзанні вони спучуються. Фундамент у цьому випадку має бути закладений на всю глибину промерзання. Леси та лесоподібні ґрунти Лес - пористий карбонатний грунт, який при зволоженні сильно втрачає об'єм і міцність. Лесоподібні суглинки і супісі меншою мірою схильні до цієї «слабкості», але також реагують на воду, стискаючись. Ці типи грунтів відносяться до категорії просадних. Торфи та заторфовані ґрунти Торф – практично повністю органічний субстрат, який перебуває у процесі розкладання. Здатність тримати вагу нульова, під навантаженням стискається до 30% свого об'єму. Заторфовані супісі та суглинки містять торф / органіку різного виду (гілки дерев, торішнє лежале сіно, інше органічне сміття) меншою мірою і відповідно стискаються менше. Ці типи грунтів також відносяться до категорії просадних. Зсувні ґрунти Специфічні види ґрунту, що зміщуються вниз по схилу під дією сили тяжіння, що може бути викликане підмиванням схилу водою та надмірним зволоження ґрунту. Глибина промерзання ґрунту Глибина промерзання ґрунту різна і залежить від кліматичних умов місця розташування та від складу ґрунтів. Середня глибина промерзання в Києві та області - 0,9 - 1,2 м, залежно від ґрунту Рівень ґрунтових вод Коли геологія виявила високий РГВ (рівень ґрунтових вод) на ділянці будівництва, а ґрунти при цьому спучувальні, це означає, що низ фундаменту повинен бути хоча б трохи нижчим від рівня сезонного промерзання. Справа в тому, що обводнені ґрунти, замерзаючи взимку, збільшуються в об'ємі через перетворення води на лід. Це явище називають «спученням», а ґрунти, здатні довго утримувати вологу, спучувальними. Таким чином, для району Києва та області, де рівень сезонного промерзання становить від 0,9 до 1,2 метра, фундаменти мають заглиблюватися хоча б на 0,1 метра нижче за рівень сезонного промерзання. Друга особливість ділянки з високим РГВ полягає в тому, що якщо в будинку буде підвал, з експлуатованими приміщеннями, то потрібна буде ретельна гідроізоляція фундаментів. Ця гідроізоляція повинна бути ідеально герметичною, і тут не обійдешся стандартною для фундаментів обмазувальною гідроізоляцією, має бути дещо серйозніше - обклеювальна, бітумна або бітумно-полімерна. Ще один нюанс, який хоч і не має стосунку до фундаментів, але якщо ми вже торкнулися теми високого РГВ, то не можна не згадати септики та поля фільтрації, де стоки із системи госп-фекальної каналізації дома очищаються та повертаються до землі. Глибина закладення цих найпростіших очисних споруд має бути нижчою за рівень сезонного промерзання, зрозуміло – але й вище за РГВ. Адже ґрунт просто не прийме воду із септика, якщо він насичений водою. Є, звичайно, і протиотрута – герметичний вигрібний колодязь, який вже нічого не очищає і нічого не виділяє в ґрунт, але якого потрібно періодично спорожняти. Для прикладу, вигрібний колодязь об'ємом 10 м. куб. буде заповнений через 30 днів сім'єю із двох осіб за інтенсивності витрати води 0,167 м. куб. на добу на людину (досить економний режим). Подытоживая, высокий УГВ несколько усложняет жизнь, но отнюдь не делает её невозможной. Сили, що діють на фундаменти Розглянемо сили, що діють на фундамент у літній та зимовий час, на спучувальному ґрунті, з високим рівнем ґрунтових вод (РГВ), розташованим вище та нижче рівня промерзання ґрунту (РПГ). Малюнок зліва: влітку на фундамент діють дві сили: - навантаження всієї ваги будівлі на фундамент А; Малюнок у центрі: взимку до сил А і Б додається сила спучування - коли підошва фундаменту розташована вище рівня промерзання грунту (РПГ) і грунт під фундаментом, розширюючись (вода в ньому перетворилася на лід), виштовхує фундамент вгору; також діє сила Г - промерзлий ґрунт поруч із фундаментом намагається розширитися вгору й убік, у результаті стискає фундамент і вичавлює його вгору. Таке улаштування фундаменту слід віднести до невірних. У зимовий період внаслідок промерзання ґрунту під його підошвою з'являються сили спучування. В. Спільна дія сил В і Г призводить до підйому фундаменту на величину "а". Величина підйому фундаменту "а" і повернення на місце після відтавання ґрунту не однакові для всіх ділянок фундаменту, це викликає деформації - і фундаменту, і стіни. Таким чином, розташування фундаменту вище за рівень промерзання ґрунту (РПГ) призводить до ризиків утворення тріщин. Малюнок праворуч - схема сил для фундаменту, підошва якого знаходиться нижче РПГ За такого рішення підошва фундаменту немає тиску мерзлого грунту знизу. А якщо немає сил спучування, то немає і зимового підйому фундаменту силами спучування на величину "а". Недоліком цього рішення є збільшення сил Г. Для нейтралізації дії цих сил рекомендується одне з таких рішень: - основу фундаменту зробити уширеною, у вигляді опорної подушки; Види фундаментів Фундаменти передають навантаження від конструкцій будинку, стін та колон, на ґрунт, їх завдання – зробити це навантаження прийнятним для ґрунту, щоб не допустити просідання ґрунту та подальшої деформації фундаменту. Відповідно для різних комбінацій конструкцій та ґрунту з'явилися різні види фундаменту.. Стрічкові Для стін і більш менш міцних грунтів підходять Стрічкові фундаменти з прямокутною формою поперечного перерізу по всьому периметру стін будівлі (у тому числі під усіма його внутрішніми несучими стінами). Використання «стрічки» можливе і на слабопросадних ґрунтах, у такому випадку підошва робиться розширеною, а якщо і цього недостатньо, то стіни фундаменту армуються. Таким чином, залежно від міцності грунтів Стрічкові фундаменти роблять або повністю збірними, з готових блоків, у тому числі і підошву, або монолітними, з армованого бетону, частково (підошву) або повністю (і підошву, і стінки). Стовпчасті Для колон (стійок, стовпів та пілонів) на тих же міцних ґрунтах адекватні стовпчасті фундаменти. Сам фундамент є стовпом, бетонним або залізобетонним, з опорною подушкою або без неї, ширина подушки має відповідати міцності грунта. Як і для всіх фундаментів, тут діє правило адекватності: навантаження від будівлі не повинно перевищувати здатності ґрунту чинити опір, і це навантаження ми регулюємо шириною основи фундаменту – чим більша площа основи, тим менша концентрація навантаження. Плитні Для всіх видів конструкції будівлі, стін та колон, у ситуації невідповідності значного навантаження та невеликої міцності ґрунту застосовують Плитні фундаменти. Грунт може бути цілком нормальним, піском чи супіссю - але навантаження від 24-х поверхового будинку, сконцентроване вздовж "стрічки", грунт нести категорично не згоден. Плитний фундамент розподілить навантаження на більшу площу, і грунт буде задоволений. Так само цей вид фундаменту вирішує питання і на грунтах, що просідають, для невеликих будівель - там навантаження хоч і не бозна яке, але грунт має набагато меншу несучу здатність, і йому допоможе розподіл навантаження плитою.
Сама плита є досить жорсткою конструкцією, здатною тримати форму і під концентрованим багатотонним навантаженням, і на податливому грунті, не згинаючись і не деформуючись. Однак такі фундаменти досить дорогі через великий об'єм бетону та витрату арматури, тому застосовуються строго за розрахунком, без надлишку матеріалів. Пальові У ще більш складних випадках, коли верхні шари ґрунту не відповідають навантаженням, застосовують пальові фундаменти, проникаючи крізь недостатньо міцні ґрунти і передаючи навантаження на нижні, щільніші шари грунту. Цей же вид фундаменту допомагає і на сильнопросадкових грунтах, так само проникаючи крізь них до нормальних; на зсувних схилах палі утримують крім самої будівлі і схил від сповзання, працюючи і на вертикальне навантаження, і на горизонтальне. Паля може бути забивна, буронабивна, буроін'єкційна або задавлювана. Це може бути і готова ж/б паля (забивна або задавлювана) або сталева труба, використана як форма і заповнена бетонною сумішшю (буронабивна), або виготовлена на місці, буроін'єкційна (задавлюванням бетону в стовбур свердловини). | ||
