Максимальная осадка фундамента определяется с учетом различных факторов, таких как характеристики грунта, нагрузки от конструкции и тип фундамента. Один из подходов к расчету включает использование формулы, где учитываются модуль деформации грунта, площадь основания фундамента и величина нагрузки. Применение этой формулы позволяет инженер-строителю получить предварительные оценки осадков и предотвратить возможные деформации здания.
Также важно учитывать, что для точного расчета максимальной осадки рекомендуется проводить полевые испытания и лабораторные исследования грунта. Это поможет учесть его физико-механические свойства и специфику воздействия на фундамент, что обеспечит долгосрочную надежность конструкции и минимизирует риски разрушения.
Осадка фундамента
У жильцов частных домов может возникнуть одна очень неприятная проблема: в фундаменте за долгое время могут появиться дефекты в виде трещин, из-за чего он начинает смещаться. Этот сдвиг или смещение имеет название «осадка фундамента». Это происходит вследствие сжатия почвенного покрова. Причины появления осадки фундамента, методы проведения диагностики осадки, расчет осадки разных видов фундамента, решение этой проблемы – все это будет обсуждаться в этой статье. Важно помнить, что при появлении трещин в основании, не нужно бояться, просто продолжайте следить за этим, пока осадка фундамента не дошла до критического состояния.
Причины появления осадки фундамента
Состав грунта – это одна из самых главных причин, из-за которой возникает осадка основания дома. Почва делится на виды и каждый обладает своей прочностью. Самыми прочными видами почвенного покроя являются скальный грунт и дисперсная почва. По-другому эти почвы называют несвязными, так как они не сохранят в себе влагу.
Определение типа грунта вручную
В основе первого вида почвы лежат монолиты, а второй вид состоит из минерального зерна различного размера. Но существуют связные виды почву, они поглощают и сохраняют в себе влагу, поэтому основной составляющей этих типов почвенного покроя является глина, из-за чего слой грунта приобретает свойство подвижности и деформации.
В холодное время года, содержащаяся в таких типах почвы влага, замерзает и слой грунта расширяется. Первая причина – связный слой грунта почвы. Вторая причина – особенности конструкции основания дома. Третья причина – неправильно распределенное давление стен на фундамент. При строительстве дома следует учитывать все эти факторы, чтобы в будущем не столкнуться с данной проблемой.
Методы проведения диагностики осадки фундамента
Чтобы выявить или устранить дефекты, возникшие в основании дома, требуется определить процесс смещения фундамента и наблюдать за осадкой. Методов проведения диагностики (осадки фундамента) существует много. Какой именно использовать метод, зависит от строения дома и его составляющих.
Описание свайного фундамента
Свайные фундаменты строятся на просадочных слоях грунта, потому что они имеют очень маленькую несущую способность (факторы, которые влияют на этот параметр грунта, будет обсуждаться далее). Сваи используют для того, чтобы передать все давление здания на почву, тем самым исключая большую нагрузку на основание помещения. Бывает такое, что сваи не достают до слоя грунта, для этого используются висячие сваи. Они являются связью между грунтом и обыкновенными сваями.
Свайный фундамент может состоять из различного материала. Они могут быть сделаны из дерева, железобетона, стали. Способы погружения свай бывают разные. Сваи забиваются, набиваются и завинчиваются. На сегодняшний день чаще всего используются сваи, сделанные из железобетона. Их длина начинается с 4 метров и заканчивается 12 метрами.
Такие сваи, которые сделаны из железобетона, можно встретить в индустриальной сфере. Типов свай бывает несколько:
- Металлические сваи. Они забиваются в почву, где имеется влага.
- Сваи с наличием обсадных труб. Их длина колеблется от 7 до 12 метров. Обсадные трубы помогут избежать прорыва почвы.
- Сваи, которые используются, когда уже скважина пробурена. После их установки, они заливаются бетоном, образуя прочное основание здания.
Сваи используют в тех местах, где слой грунта очень слабый. Они также применимы для строительства многоэтажных зданий. Но главным минусом этого материала является то, что он имеет усадку, что может привести к осадке основания помещения.
Осадка свайного фундамента
Причина осадки свайного фундамента – это нагрузка на само основание дома. Если смещение будет продолжаться, это может привести к полному разрушению конструкции. Во избежание этого, проводится расчет осадки свайного фундамента. Полученное значение сравнивают со значением осадки, которая допускается. Если оно превышает его, то фундамент нужно подвергнуть коррекции.
Чтобы совершить коррекцию свайного фундамента необходимо увеличить длину свайных установок. Концы свай должны иметь опору на более прочные слои грунта. Сваи распределяют давление по всему грунту. На давление влияют несколько факторов: свойства грунта, длина свай и пространство между сваями.
Расчет осадки методом послойного суммирования
Один из способов расчета осадки свайного фундамента имеет название «послойное суммирование». Существует формула: Si = h * m * P. Из этой формулы видно, что осадка фундамента равняется сумме сжатий слоев грунта. Делается схема для расчета осадки свайного фундамента. На ней изображаются нагрузка и давление стен. Свайное основание дома делится на два вида: однослойные и двухслойные.
Для обоих видов требуется грунт со средней прочностью. Для расчета осадки свайного основания дома необходимо определить характеристики грунта, сюда входит коэффициент сжимаемости и деформация (модуль). Расчет осадки можно проводить одной сваи, нескольких или всего основания здания. Но можно сделать свайный фундамент правильным. Для этого нужно знать вес и длину сооружения, а Вес всего грунта.
Следующий метод – это расчет осадки фундамента способом эквивалентного слоя. Он применяется, если невозможно провести боковое расширение. Толщина слоя грунта имеет название эквивалентный слой.
Согласно этому способу, сначала необходимо определить мощность эквивалентного слоя, существует формула для ее нахождения: hэ =A· ω· b. A – это коэффициент, и он имеет зависимость от типа грунтового слоя, ω – тоже коэффициент, значение которого зависит от основания дома, его формы и жесткости, b – значение ширины основания здания. Произведение первых множителей (A и ω) составляют коэффициент эквивалентного слоя. Найдя мощность эквивалентного слоя, можно найти значение и самой осадки: S =Po· hэ · mv. Главным преимуществом способа расчета осадки эквивалентного слоя является то, что можно определить коэффициент эквивалентного слоя для каждого вида грунта в отличии от метода послойного суммирования.
Метод эквивалентного слоя
Описание ленточного монолитного фундамента
Ленточный фундамент – это основание под стенами здания, давление которых распределяется по всему фундаменту. Ленточный фундамент заливается в тех местах, где конструкция идет вместе с несущими стенами. Ленточный фундамент – прочное и твердое основание. Данный вид фундамента имеет два вида основания: один – сборный, другой – свайный.
У сборного фундамента все давление идет на слой грунта. У второго вида ленточные ростверки, сделанные из железобетона, дают нагрузку на сваи. Наиболее распространены два материала, из которого делается ленточный фундамент: железобетон и бетон. Монолитные ленточные фундаменты используются чаще всего, когда требуется провести расширение подушки фундамента. Расширение необходимо тогда, когда слой почвенного покроя обладает невысокой несущей способностью, а также при наличии в почве подземных вод.
Уменьшить давление на ленточный монолитный фундамент очень просто. Чрезмерная нагрузка на основание дома, в дальнейшем может привести к его осадке. Чтобы этого избежать, достаточно высоту фундамента сделать в полтора больше, чем ширину. После этой процедуры, нагрузка остальной конструкции и предметов, находящихся внутри дома, значительно снизится.
Для более прочного основания необходимо, чтобы стенки фундамента были гораздо шире, чем стены конструкции здания, примерно на 15 сантиметров.
Как избежать осадки ленточного монолитного основания помещения
Причины возникновения осадки ленточного фундамента могут быть разные:
- Была неправильно совершена установка несущей способности грунтового слоя, из-за чего совершается недопустимое давление.
- Основание лежит на неподходящем грунте.
Последствия осадки ленточного фундамента
Весь расчет постройки ленточного основания дома можно разделить на три этапа:
- Во-первых, необходимо определить вид грунта, на котором будет строиться фундамент дома. Методов по определению типа грунта существует множество. Самый легкий из них – по всей территории, где будет строиться фундамент, нужно сделать определенное количество ям, после чего можно увидеть срез почвы. Хотя на одном участке может быть несколько типов почвенного покроя. После определения всех типов грунта, вы сможете построить фундамент с нужной глубиной. Обычный тип грунта обладает несущей способностью 2-2,1кг/см2. На данное значение и нужно ориентироваться при строительстве. Если по вашим расчетам вес здания превышает эту норму, просто необходимо сделать увеличение ленты. Это делается, потому что в это значение и входит расчет осадки ленточного основания дома в следующие годы.
- Во-вторых, необходимо определить массу всей постройки. В массу входят не только стены, но и различные предметы, которые находятся внутри жилого помещения. А также следует учитывать вес снега, который будет находиться на крыше, потому что масса снега может достигать более одной тонны. Поэтому нужно проверить ленточный фундамент дома по трем характеристикам. Необходимо провести проверку на несущую способность определенного типа почвенного покроя. Благодаря этой проверке будет понятно, какого размера должно быть основание помещения. Чтобы определить несущую способность грунта, следует учесть различные факторы, которые могут оказывать влияние на почву: влажность, плотность, возможное наличие в почве подземных вод (обычно они находятся на глубине 30 метров).
- В-третьих, следует провести корректировку размеров основания здания. Это делается для того, чтобы залить нужное количество бетона. Объем бетона равен кубатуре основания помещения.
Соблюдение всех этих условий поможет вам избежать осадки ленточного фундамента на несколько десятков лет.
Подведем итог. Осадку фундамента лучше всего избежать, чем бороться с ней в будущем. Важно соблюдать несколько правил при строительстве основания дома. При допущенной осадке, следует пользоваться двумя методами по ее расчету: послойное суммирование и способ эквивалентного слоя. Формулы этих способов помогут вам избавиться от осадки фундамента.
Это может быть полезно:
Расчет осадки фундаментов
Su=80 мм — предельная величина деформации основания фундамента зданий и сооружений.
Основным методом определения полной (конечной) осадки фундаментов является метод послойного суммирования. Расчёт начинается с построения эпюр природного (бытового) и дополнительного давлений. На геологический разрез наносятся контуры сечения фундамента, затем от оси фундамента влево откладываются ординаты эпюр природного давления в кПа, определяемого по формуле:
где γi—удельный вес грунта i-ого слоя, кПа
hi—толщина слоя грунта, м
Величина бытового давления определяется на границе каждого слоя грунта. Если в пределах выделенной толщи залегает горизонт подземных вод, то удельный вес грунта определяется с учётом гидростатического взвешивания:
γs — удельный вес частиц грунта, кН/м 3
e — коэффициент пористости грунта,
n — пористость в долях единицы,
ρs — плотность грунта,т/м 3
Вправо от оси фундамента откладывается эпюра природного давления, уменьшенная в пять раз.
Для построения эпюры дополнительного давления толщина грунта ниже подошвы фундамента в пределах глубины, приблизительно равной трёхкратной ширине фундамента, разбивается на ряд слоёв мощностью не более 0.4b (обычно 0.2b). Дополнительное вертикальное давление непосредственно под подошвой фундамента определяется как разность между средним давлением по оси фундамента и вертикальным напряжением от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента:
кПа — полное давление по подошве фундамента,
N – заданная нагрузка на фундамент, кН
А- площадь его подошвы, м 2
1. дополнительное вертикальное напряжение σzp для любого сечения, расположенного на глубине z от подошвы, определяется по формуле:
где a — коэффициент, принимаемый по таблице в зависимости от формы подошвы фундамента, соотношения сторон прямоугольного фундамент η = l/b и относительной глубины ξ = z/b. Здесь l и b — соответственно длина и ширина фундамента.
2. построив в произвольном одинаковом масштабе эпюры бытового и дополнительного давлений, определяют границу сжимаемой толщи основания, которая находится в точке, где пересекаются эпюры.
3. расчет осадки отдельного фундамента на основании в виде упругого линейно деформируемого полупространства с условным ограничением величины сжимаемой зоны производится по формуле:
где S – конечная осадка отдельного фундамента, см;
n – число слоев, на которые разделена по глубине сжимаемая зона основания;
hi – толщина i-го слоя грунта основания, см;
Ei – модуль деформации грунта i-го слоя, кПа;
b – безразмерный коэффициент, равный 0,8;
– среднее значение дополнительного вертикального нормального напряжения в i-ом слое грунта, равное полусумме напряжений на верхней и нижней границах слоя, кПа.
Величина осадки ф-та зависит от:
-давление под подошвой ф-та
-при одном и том же давлении осадка будет меньше, если глубина …. Будет больше
-чем шире ф-т при одном и том же давлении, тем больше осадка
-осадка будет больше для обводнённого грунта
Существуют другие методы определения осадок: формулала шлейхера выведена из предположения, что грунт однородный, метод эквивалентного слоя проф-ра Цитовича: заменяем треугольником (для однородного основания или модули деформации по глубине различаются не значительно); метод слоя конечной толщины пр-ра Егорова (если на некоторой глубине находится скальный плотный грунт Еск. значительно больше Е).
Неравномерные осадки ф-нтов и факторы, их обуславливающие
-наличие линз и косослойных напластований.
— пучение при промерзании (прогиб, выгиб, крен).
— повышенная гибкость зданий и соор-ний, самого тела ф-нта (если сборные)
Как уменьшить неравномерность осадок
— путём выравнивания по расчётам.
-улучшить св-ва грунтов у пов-ти (уплотнить)
-увеличить жёсткость надфундаментных конструкций и особенно ф-тов.
