Осадка фундамента: особенности оснований и виды нагрузок

При всех предупредительных информационных посылах, о том, что фундамент является не просто несущей конструкцией, а и гарантией устойчивости здания, все равно находятся желающие максимально сэкономить даже на этом элементе. Они забывают о том, что грунт сам по себе неоднороден, достаточно подвижен и очень бурно реагирует на грунтовые воды и подтопления, проявляя свое «нетерпение» явлениями пучинистости.

Расчеты и их последствия.

Несколько слов о фундаментах и видах нагрузок

На каждый фундамент расчет обязателен.

Просматривая информацию о поведении грунта под различными фундаментами, бросается в глаза, что расчетная составляющая не может базироваться только на виде фундамента или только на виде почвы, в расчет берется также общая нагрузка на фундамент и поведение различных почв под воздействием этих нагрузок.

Для наглядности и понятности приведем несколько сравнительных классификаций.

Итак, фундамент может быть:

• Несущий. Здесь комментарии излишни, несущий, значит, ответственен за все строение. Ярким примером является ленточный фундамент;
• Комбинированный – в данном случае к функции опоры добавлена и сейсмозащита. Как правило, это лента + сваи;
• Неглубокого заложения. А именно выше глубины промерзания; такие фундаменты характерны для нетяжелых строений, времянок и отдельно стоящих построек типа бани, гаража и сараев;
• Глубокого заложения. Полноценный фундамент, как ленточный, так и сборной из плит, кирпича либо камня, размещении ниже уровня промерзания и может выдерживать нагрузку нескольких уровней или этажей;
• Специальные. Плавающие, или качающиеся фундаменты – как правило, экспериментальные в строительстве частных домов не используются.

В зависимости от характеристик слоев почвы и нагрузки на них происходят следующие явления, которые получили название фаз:

• Фаза, при которой происходят равнонаправленные упругие деформации, при этом векторы распределения нагрузок и их сила одинаковы;
• Комбинированная фаза, при которой начинают происходить местные сдвиги, которые перераспределяют силу воздействия на почву и ее слои;
• Фаза сдвигов и начала уплотнения боковых карманов, хотя ее-то можно назвать не началом, а логическим продолжением предыдущего этапа. Просто в данном случае эти карманы заявляют о себе как вполне самостоятельные структуры, способные влиять на расчетные величины;
• Этап (или фаза) выпора. На этом этапе грунт под опорами уплотняется настолько, что и сам оказывает выраженное давление на глубжележащие слои. Это фаза образования ядра бокового уплотнения;

А вот вам и ядро.

• И наконец, завершающим этапом в этой градации является преобладание бокового уплотнения. В данном случае создается уплотненная зона в несколько раз превышающая фундамент, которая также оказывает свое воздействие на нижележащий грунт.

Практическое применение

Графический вид полезных расчетов.

Теория без практики мертва, поэтому любая инструкция будет полезна только в случае применения всего этого на практике. Так вот о ней родимой, о практике – последние две фазы характерны для многоэтажных домов со свайной системой фундамента и комбинированной (сваи + железобетонные блоки).

Поэтому в данном материале практическое применение этого материала не отображается. Остаются первые три фазы, которые могут быть полезны в практическом смысле, так как они позволяют вычислить необходимую площадь закладываемого фундамента.

Итак, эта величина должна быть больше произведения:

• Коэффициента надежности равного 1.2 и определенного экспериментальными и расчетными путями;
• Расчетной нагрузки в кг. В данном случае учитывается не только вес стен, перекрытий, крыши, но даже прогнозируемого слоя снега на крыше;
• Расчетного сопротивления грунта глубиной до 2 метров, которое есть в специальных таблицах.

К сведению!
При проведении расчетных работ обратите внимание на то, что один и тот же материал, имеющий разные плотности и разные степени влажности (сухой, мокрый), имеет и разную величину сопротивления.
Этот показатель будет актуален для районов с высоким уровнем грунтовых вод.

• Полученное произведение необходимо разделить на так называемый коэффициент условий работы, который также находится из таблиц и составляет для глины – 1.0 – 1.2;
• Для песка – 1.2 – 1.4. Разница в коэффициентах зависит от вида породы.

Еще немного теории

Фото ошибки в расчетах строения фундамента.

Ошибки в расчетах могут привести к различным аварийным явлениям – осадкам фундамента, которые требуют немедленного реагирования. Но существуют и естественные осадки.

Осадка основания фундамента вполне физическое явление, на которое также производятся поправки, при калькуляции фундаментов жилых зданий. Об этом немного подробнее.

А начнем с разрушительных явлений:

• Прогибы и выгибы фундамента. Это явление, которое возникает вследствие неравномерности осадки основания. Неравномерная нагрузка, при котором дуга растяжения в первом случае будет находиться у фундамента (прогиб), во втором случае у кровли (выгиб);
• Сдвиг. Это движение фундамента в вертикальной плоскости за счет различных явлений, чаще сейсмического характера;
• Крен. Практически вариант Пизанской башни, при этом многоэтажная конструкция отклоняется в сторону всей массой. Характерен для многоэтажных строений. Крен опасен падением и разрушением всего здания;
• Перекос – проваливание одной из основ фундамента, в результате чего возникает смещение вниз всей конструкции длинного здания. Яркий пример этого явления осадка свайного фундамента подмытого водой в результате ошибок в проектировании сливов или других причин;
• Горизонтальные смещения и закручивание. Достаточно редкие виды деформаций чаще связанные с сейсмическими и геофизическими явлениями.

Причины неравномерных, аварийных осадок следующие:

• Основания по своей структуре неоднородны, что не было учтено при постройке дома;

Одно из последствий ошибки.

• Переизбыток влаги в почве, это явление опасно не только для родного, но и для насыпного грунта;
• Ошибка в расчетах, которая привела к различным нагрузкам на основание. Обычно это происходит при фактическом смещении нагрузок на центр фундамента, вместо равномерного его распределения по всему периметру;
• Долгострой и ошибки в технике кладки материала . Это явление может привести к неравномерным нагрузкам на фундамент, когда одна часть дома построена, а другая еще на уровне нескольких слоев;
• Явление, которое получило название суффозия. Это перемещение частиц грунта потоками воды: явление характерное для зон затопления и высокого стояния грунтовых вод;
• Ошибки в возведении самого фундамента, когда с целью экономии материала в раствор закладывается материал склонный к гниению (дерево, корни, палки и прочее);
• Ошибки при рытье котлована, когда выбирается лишний грунт, а расчет делается на крепость песочно-щебневой подушки. К сожалению даже утрамбованная подсыпка не обладает свойствами грунта;
• Дополнительное уплотнение грунта, не принятое в расчет. Имеется в виду самостоятельное увеличение этажности, использование дополнительных нагрузок, не предусмотренных проектом (превращение жилых домов в складские помещения и тому подобное);

И сейсмоопасные районы.

• Выход и изменение направления движения грунтовых и прочих вод;
• Подземные работы в непосредственной близости от фундамента;
• Аварийное подтопление в результате аварий на приводящих или отводящих системах водоснабжения или канализации.

И снова практическое применение

Расчет по послойному суммированию.

Кроме ужасов предыдущего раздела существуют вполне мирные и прогнозируемые осадки фундамента под расчетными аргументами и фактами. Введены даже предельно допустимые осадки фундаментов для их различных видов.

К примеру:

• Здания на железобетонных конструкциях могут давать осадку до 8 см;
• Строения, использующие стальные сваи для опоры – до 12 см;
• Для деревянных и сборно-щитовых строений барачного типа максимальная осадка до 15 см.

Строительная мысль также не стоит на месте и предлагает различные методы определения расчетной осадки строений для различных типов почв. На данный момент времени только официально разрешенных к использованию методик существует около 20.

С целью экономии времени и места в мозгах мы их не приводим. Хочется только сказать, что достаточно часто производится определение осадки фундамента методом послойного суммирования.

Расчет осадки свайного фундамента методом послойного суммирования и ленточного фундамента будут иметь отличия, так памятуя из вышесказанного о разных фазах сдвигов грунта, на сваи придется вводить поправки.

Построения и расчеты требуют навыков.

Совет!
В строительных нормах и правилах вы можете найти пример-расчет осадки фундамента методом послойного суммирования и провести расчеты своими руками.
Но дело в том, что, несмотря на данные расчеты и обилие программ позволяющих это сделать в интернете, эксперты склоняются к мысли, что расчеты необходимо делать специалистам и в привязке к конкретным условиям.
В противном случае цена будет слишком высока.

В заключение

Инженерные расчеты не так просты, как кажутся, даже построение эпюр требует знаний и навыков, поэтому самодеятельность в данном случае не приветствуется, особенно в вопросах проблемных грунтов. Видео в этой статье также предлагает свое видение проблемы.

Читать далее...