На фундамент здания воздействует несколько ключевых сил, которые могут влиять на его устойчивость и долговечность. Прежде всего, это вес конструкции и всех её элементов, что создаёт вертикальное давление на основание. Кроме того, фундамент подвергается горизонтальным силам, возникающим в результате ветровых нагрузок, землетрясений или осадков грунта, что требует особого внимания при проектировании.
Также важной силой является вода, которая может влиять на характеристики грунта, вызывая его снижение прочности или увеличение давления на стены фундамента. Это подчеркивает необходимость правильного дренажа и защиты от подземных вод, что существенно способствует сохранению стабильности и долговечности фундамента.
Фундамент — воздействие сил морозного пучения
Основные ошибки, которые допускают при устройстве фундаментов под легкие строения (к ним относятся и дома в каркасном исполнении), так или иначе связаны с тем, что не учитываются действия сил морозного пучения.
Одно утешает, что осадки в домах облегченной конструкции (каркасные дома входят в их число), как правило, незначительны и на эксплуатационные характеристики здания не оказывают влияния. Строительные нормы и правила (СНИиП) предусматривают в пучинистых грунтах заглубление подошвы фундаментов ниже расчетной глубины промерзания. Если это условие соблюдается, то силы морозного пучения, которые могут достигать 20 — 60 т/см 2 , не действуют на подошву фундамента. При этом на фундамент действуют касательные силы пучения, которые возникают вследствие примерзания вспучивающегося грунта к стенкам фундамента. Считается, что эти силы, величина которых в 5 — 10 раз меньше сил, действующих на подошву, прикладываются к боковой поверхности заглубленной части фундамента и уравновешиваются весом здания.
Рис. 1 Воздействие на фундамент сил пучения: А — подошва фундамента находится в пределах глубины промерзания; Б — при размещении подошвы фундамента регулярно отапливаемого дома ниже глубины промерзания; В — при размещении подошвы фундамента неотапливаемого дома ниже глубины промерзания;
1 — фундамент; 2 — цоколь; 3 — обратная засыпка; σ — нормальные силы пучения;
j — касательные силы пучения; N — нагрузка от дома; df — глубина промерзания; dr — глубина траншеи; hf — деформация пучения грунта; Su — величина перемещения фундамента
При больших нагрузках на основание подошву фундаментов заглубляют в грунт до того слоя, несущая способность которого позволяет обеспечить допустимые осадки дома. Если эти слои расположены выше расчетной глубины промерзания пучинистого грунта, подошву фундаментов все равно закладывают ниже глубины промерзания, чтобы исключить действие сил морозного пучения. В некоторых случаях допускаются исключения из этого правила, при условии, что силы морозного пучения уравновешиваются весом здания. Строительные нормы предусматривают при этом дополнительные меры, снижающие вредное влияние пучения грунта. К таким мерам относятся: — замена пучинистого грунта на непучинистый (песок); — покрытие поверхности фундаментов в пределах слоя замерзающего грунта консистентной смазкой или полимерной пленкой; — засоление грунта веществами, не вызывающими коррозии бетона и арматуры.
Стоит отметить, что большинство этих мер противоречит экологическим требованиям, к которым еще в недалеком прошлом не прислушивались. В том же прошлом строительные технологии малоэтажных индивидуальных домов основывались на тех же правилах, что и многоэтажное строительство. Считалось, что если нагрузки на грунт небольшие, то и фундаменты должны быть меньших размеров.
Последствия таких просчетов: перекошенные стены, трещины и даже полное разрушение зданий. Подробнее рассмотрим процессы, возникающие при эксплуатации зданий облегченной конструкции. Фундаменты подобных зданий сооружены по массовой технологии установки стандартных блоков типа ФБС (или ФЛ). Такие фундаменты по сей день используются индивидуальными застройщиками, в том числе и для каркасных домов.
Рис. 2 Деформации фундаментов сборного типа при промерзании пучинистого грунта: N — нагрузка от дома; df — глубина промерзания; Su- величина перемещения фундамента; hf — деформация пучения грунта; 1,2 — перемещения грунта обратной засыпки в зазоры между блоками
Если для компенсации сил морозного пучения не хватает веса здания, то верхняя часть фундамента в зимний период поднимается вместе с грунтом за счет касательных сил морозного пучения. В это же время нижние блоки остаются на месте, так как силы морозного пучения на них не действуют.
В результате между лентами фундаментных блоков образуются щели, в которые попадает грунт обратной засыпки. Весной, когда действие сил морозного пучения прекращается, фундаменты опускаются на свое место. Но так как между блоками находится осыпавшийся грунт, то занять свое первоначальное место блоки уже не могут.
Причем из-за того, что грунт осыпается неравномерно, осадка блоков тоже происходит неравномерно. В результате лента фундамента становится перекошенной, а вместе с ней перекашиваются стены дома. Деформации пучения повторяются с годовой цикличностью и со временем накапливаются. В течение нескольких сезонов такие деформации становятся значительными, что влечет за собой образование трещин, как в ленте фундамента, так и в стенах дома.
Вывод: ленточные фундаменты из фундаментных блоков для домов каркасной конструкции при высокой пучинистости грунта опасны. Может показаться, что целесообразнее всего такие дома сооружать на столбчатых фундаментах с глубиной заложения ниже расчетной точки промерзания грунта. На непучинистых грунтах данный подход оправдан, но как поведет себя столбчатый фундамент в грунте, у которого степень пучения велика?
Касательные силы морозного пучения поднимают столбчатые фундаменты вместе с легким каркасным домом. Причем высота подъема столбов в разных частях дома может быть различной. Так, в местах, где возле дома скопилось много снега, глубина промерзания грунта намного меньше, чем в местах, где снеговой покров небольшой. Важную роль играет и место расположения фундаментного столба.
Например, на фундаменты под перегородками в отапливаемом доме вообще не действуют силы морозного пучения. Результат: внутренние фундаменты не поднимаются вместе с наружными столбами. Из-за неравномерного перемещения фундаментных столбов под внутренними и наружными стенами в зимнее время может образоваться перекос всего здания.
Кроме того, чтобы преодолеть силы трения между грунтом и стенами фундаментных столбов во время прекращения действия сил морозного пучения, веса каркасного дома бывает недостаточно. Да и скважина под поднявшимся фундаментным столбом может быть засыпана грунтом. Поэтому весной здание не возвращается в свое первоначальное положение, и перекос становится остаточным.
Причем, высота перекоса на каждом фундаменте может быть различной. В жесткой конструкции рубленых домов это явление менее заметно, чем в менее жесткой конструкции каркасных и каркасно-щитовых домов. С годами перекос усиливается, и эксплуатационные характеристики дома снижаются. Между стенами и потолком образуются щели, изоляция стен нарушается.
В результате чего натопить такой дом становится невозможно. Нарушается и звукоизоляция ограждающих конструкций здания.
К одной из самых распространенных ошибок, которые допускают при строительстве фундаментов под дома каркасной конструкции, относится отсутствие жесткой пространственной связи между фундаментами под наружные и внутренние стены. В этом случае перекосы стен под различными частями дома возникают в результате разности действия сил морозного пучения на фундаменты. Первыми признаками таких деформаций будут заклинивание дверей и створок окон.
Особенно это опасно при наличии в доме печи. В этом случае перекосы могут вызвать трещины в дымоходах со всеми вытекающими отсюда последствиями. К перекосам и деформациям приводит отсутствие жесткой связи между фундаментами под основной дом и фундаментами под примыкающие строения (веранда, галерея, крыльцо и т.п.). В этом случае деформации примыкающих частей дома будут значительно больше деформаций основной его части.
Фундамент. Ещё про фундамент — подборка материала >>
Как построить каркасный дом. Другие документы
Необходимые материалы
Приемы соединений
Морозное пучение грунтов и его влияние на фундамент
Морозное пучение грунтов и его влияние на фундамент
Добрый день, Очередная познавательная статья от строителя Александра. Я расскажу, как перепады температуры и промерзание грунта влияют на состояние фундамента. Надеюсь, что используемые моей бригадой технологии борьбы с пучением почвы будут полезны вам и помогут построить надежный, прочный дом. Итак, начинаем.
Грунт имеет свойство пропускать и накапливать влагу, которая при замерзании превращается в лед. При этом может возникать такое неприятное явление как морозное пучение — деформация грунта под влиянием сил, образующихся в результате расширения воды. Посредством грунта эти силы агрессивно воздействуют на фундамент и строительное сооружение.
Если основание и строительная конструкция недостаточно тяжелые и прочные, возможны подвижки и разрушения, который порой приводят к самым плачевным последствиям. У нас в Восточной Сибири я неоднократно наблюдал, как трескался фундамент и стены здания. Сделать с этим что-нибудь, к сожалению, практически невозможно.
Морозное пучение в разных видах грунта
Пучение грунта — явление физическое, возникающее в холодное время года, при минусовых температурах. Оно особенно опасно у нас в Восточной Сибири в насыщенных водой почвах, содержащих большой объем влаги. Чем больше воды, тем сильнее проявляется расширение и тем выше поднимается грунт. При потеплении лед превращается обратно в воду и грунт оседает.
Но, поскольку грунтовая масса редко бывает однородной, то и подъем-оседание грунта происходит неравномерно. Силы давления по-разному воздействуют на части фундамента, отчего происходят деформации. Я давно заметил, чем севернее место стройки, тем большие проблемы может доставить перепад температур. Но, не всегда морозное пучение заметно и разрушительно.
В пористых грунтах негативное влияние нивелируется тем, что силы давления распространяются в горизонтальном направлении. Оттого воздействие на фундамент бывает минимальным. В сильно пористых почвах пучение и вовсе отсутствует — в том случае, если вода свободно уходит вглубь ниже уровня промерзания. Глинистые грунты, как правило, сильно насыщены влагой.
Вода в них распределена неравномерно, особенно если глина перемежается с песчаными и другими прослойками. В подобных условиях пучение наверняка способно оказать вред строительному сооружению, если его фундамент недостаточно мощный и глубокий. При строительстве я всегда обращаю внимание на состав грунта и предпринимаю все необходимые действия для исключения проблем в будущем. Подробнее о видах грунта: Виды грунтов и их характеристики
Меры борьбы с пучением и предохранение грунта
На мой взгляд, одним из самых эффективных способов преодоления негативного воздействия сил морозного пучения является создание тяжелого фундамента. Моя бригада монтирует основание на достаточную глубину — ниже уровня промерзания.
Причем этот уровень в разных районах нашего региона может значительно различаться, поэтому при проектировании строительства я обращаю внимание на специфику местного климата. СНиП рекомендуют принимать во внимание уровень промерзания для всех регионов.
По строительным правилам, глубина заложения фундамента должна быть ниже глубины промерзания грунта, поэтому ниже я приведу данные для близлежащих областей: — уровень промерзания в Москве и Московской области составляет 120 см; — для Красноярска и Красноярского края уровень промерзания составляет 210 см, а если это пески средней и большой крупности, тогда до 230 см. — для Иркутска и Иркутской области эта величина составляет 250 см. — для Омска — 220 см. — для Республики Бурятия уровень промерзания составляет 250 см. — для Забайкальского края 220-260 см. Одного лишь большого заглубления фундамента в грунт недостаточно.
Дело в том, что силы пучения действуют не только вертикально, но и по касательной. Происходит это следующим образом: грунт примерзает к внешним стенкам фундамента и, тем самым, давит на него, провоцируя деформацию. Сила давления достигает 5-7 тонн на 1 м2. Вот почему основание здания должно быть тяжелым и прочным: его заливают бетоном, а внутри устраивают армирующий каркас. Если вам потребуется качественная арматура для усиления конструкции, рекомендую покупать прутки в «УралСибМет».
Альтернативные способы предохранения грунта от промерзания:
- теплоизоляционные работы;
- рыхление грунта.
Это позволяет закладывать мелкозаглубленные фундаменты (40-50 см) даже в условиях сурового климата нашей Восточной Сибири.
Еще один способ защитить грунт от морозов — предварительное рыхление. Земля разрыхляется плугами на глубину 35 см, а также боронуется. В дальнейшем возможно укрытие разрыхленного грунта снежными массами, что обеспечивает максимальный эффект теплоизоляции при таком подходе.
На этом у меня все. Если излагать информацию кратко, то до начала строительства необходимо обязательно исследовать почву и учитывать климатические особенности региона. Предохранение и грунта и борьба с пучением Выполняются разными способами. Если у вас остались вопросы, пишите и оставляйте комментарии. Обязательно подробно отвечу. До новых встреч!
Следите за новостями на сайте, будет интересно.
Нагрузки влияющие на фундамент здания: виды
Грунт
На фундамент здания влияет большое количество самых разных нагрузок, поскольку он является одним из центральных элементов всей конструкции. Для удобства, их необходимо классифицировать на несколько различных типов. Это окажет существенную помощь при проектировании здания, а также расчета его основных параметров и необходимых строительных материалов.
Виды нагрузок на фундамент
| Первые – это те, которые воздействуют на него постоянно и не изменяют своего значения с течением времени. | Второй тип сил, влияющих на фундамент, непостоянен и возникает только периодически. |
Постоянные, они же статические, нагрузки возникают в результате воздействия внешних и внутренних факторов. Центральное место занимает давление на фундамент со стороны надземной части здания. В целом, оно имеет довольно большой показатель, который может достигать десятков тонн. Но если рассчитать его на определённую площадь, то ситуация изменится, поскольку давление не должно превышать определённого параметра. Если это не соблюдается, произойдёт осадка или структура основания может начать рушиться.
К самой главной внутренней силе, воздействующей на фундамент, относится стремление материала сопротивляться деформации. Оно её больше усиливается, если выполнено армирование.
Распространённой проблемой является неравномерная осадка различных частей здания. Именно это и приводит к тому, что конструкция стремиться вернуться в исходное состояние. Если значение нагрузки велико, может произойти деформация или растрескивание.
Далеко не все нагрузки влияют на фундамент регулярно.
Например, каждый год земля промерзает и вода, содержащаяся в ней, переходит в твёрдое состояние. Это приводит к тому, что изменяется объём почвы и она вспучивается. Процесс этот происходит неравномерно и на фундамент начинают воздействовать несколько сил. Их принято разделять на вертикальные и касательные.
Первый тип нагрузки подразумевает расширение под конструкцией, которое стремится приподнять его. Чем легче фундамент, тем опаснее расширение для структуры. Но для тяжёлых типов конструкции (ленточной или монолитной плиты) этот фактор не представляет опасности. Касательные нагрузки не так опасны для большинства оснований, но могут нанести значительный вред, если стенки обладают недостаточной прочностью.
Чтобы фундамент здания успешно противостоял нагрузкам, воздействующим на него, требуется использование качественных материалов. Не стоит экономить на компонентах бетона и других типах изделий, поскольку в будущем это способно обернуться значительными затратами не только денег, но и людских ресурсов.
Анастасия Викторовна
Инженер-строитель ПГС — опыт работы 15 лет
Я отвечу на все интересующие Вас вопросы, в том числе проконсультирую, подберу оптимальный тип фундамента, рассчитаю его полную стоимость, в зависимости от Ваших потребностей и финансовых возможностей.
