Начал писать подробно, быстро понял, что дело безнадежное. Слишком много всего.
Поэтому, подход другой. Оценить потребные нагрузки, возмущающие воздействия, типовые решения.
Проблемы.
Фундамент — всегда риски. Причина — грунт.
Его не «выпускают», как строй-материалы с нормированными параметрами. «Берите, что дают» и не на кого жаловаться. Можно (нужно) типизировать, но и при совершенно верном описании никто не даст гарантий, что «вон там плывун». Или, что этот плывун «вон там» появится лет через 30 и то, что стояло незыблемо, тихо поедет в овраг. Причем целым микрорайоном.
Я пытался собрать хоть какую-то статистику по доле проблемных фундаментов в малоэтажке (по форумам, очень приблизительно, оценка общего количество отчетов по стройке и отчетов по проблемам фундамента). Вышло в диапазоне 0,1-1%. От каждого тысячного, до каждого сотого.
Оценка потребной несущей.
Дом 9*11 весит около 30 тонн (с запасом). Это материалы.
Нормативная жилая — 150 кг/м2. На 80 м2 — еще 12 тонн.
Снег, возьмем много, 320 кг/м2 — еще 38 тонн.
Всего 80 тонн. Очень грубо — (оценка «не больше») тонна на квадрат жилой.
На уровне идеи — три варианта опоры на грунт (и сразу давления на грунт):
- опереть всей площадью (плита), 100 г/см2. Это опора хорошего вездехода. Грунт с такой несущей, это даже не грязь, это болото, которое человека не держит, или снег, причем снег, в котором лыжник тонет до середины голени (лыжник давит 250 г/см2).
- опереть под стенами (лента). Возьмем узкую, 300 мм, посчитаем только под несущими стенами, три полосы по 11 метров — 0,8 кг/см2. Для иллюстрации. Нива давит на грунт 1.3 кг/см2. В грунте с несущей 0,8 кг/см2 — утонет примерно на треть колеса. Т.е. не нарежет колею, а просто утонет, если аккуратно поставить. По сути, грунт с такой несущей — это пашня по весне.
- опереть точками (сваи, блоки…). Возьмем винтовую, с винтом (опорой) диаметром 300 мм. Площадь 707 см2. Поставим (пока от фонаря) через пару метров, 21 свая под несущими стенами, получаем 5,4 кг/см2. Это серьезный грунт, КАМАЗ — практически не оставит следа.
Такую несущую на глубине 1.5-2 метра имеют очень плотные глины, пески, т. е. по сути идеальные грунты. Супеси, суглинки, мелкие пылеватые пески — не проходят.
Попутно отметив, что лента и плита по несущей проходят с запасом даже в самом диком расчете и практически на любых грунтах, попытаемся выяснить вопрос со сваями.
Винтовые сваи.
Дома на них массово должны тонуть, а они стоят. Более того, на них ставят бревенчатые и брусовые дома. А отдельные экстремалы, ухитряются и газобетонные, где подвижки фундамента — тут же вылезают трещинами на стенах.
На самом деле, все не так страшно, просто такой подход к расчету — действительно «дикий»
Нагрузки конструкции, жилая нагрузка, распределятся на все сваи под домом, а к сваям под несущими стенами, по сути добавится вес кровли и снега. Ну и самих несущих стен.
Пересчитываем на наш пример. Сваи пустим в 5 рядов (35 штук),
Кровля и верхнее перекрытие такого домика весит около 5 тонн, снег 38 тонн, грубо, половина массы дома, будет равномерно давить на все сваи, а вторая половина, дополнительно, на сваи под несущими стенами.
Давление на все сваи 1,6 кг/см2, а к сваям под несущими, добавится еще 2.7 кг/см2 и на них будет 4.3 кг/см2. Что тоже не весело, тем не менее, так делают. Исходят (видимо) из «личных наблюдений». Мол, "я тут 30 лет живу, никогда столько снега на крыше не было. Да сейчас вообще глобальное потепление..."
Не осознавая, что снеговые в нормативы, идут с одного события в полсотни лет. И что человек не который живет здесь даже 60 лет, никогда не вспомнит точно снег, который он наблюдал десятилетним пацаном.
А что до глобального потепления, то прежде всего, это глобальный бардак в погоде. И ни у кого нет справки от Бога с тремя печатями, где гарантируется, что событие происходящее раз в 50 лет, не назначено вот прямо на следующую зиму.
А если сваи под несущими поставить почаще?
А давайте. Через полтора метра. Тогда 27 свай под несущими на которые придется 1.28 кг/см2 общей нагрузки и 2 кг/см2 — снег и крыша., 3.2 кг/см2 — уже прилично.
А с учетом того, что бОльшая часть населения РФ живет в 3-4-ом снеговых районах (180-240 кг/м2), сваи под несущими давят уже 2-2.5 кг/см2. Такую нагрузку, держат уже очень многие грунты. Какие именно? Пожалуй вместо ссылки на табличку, дам ссылку на хорошую статью.
Изложено крайне кратко, только то, без чего совсем никак.
Если мало, увы, читаем СП 24.13330.2011 Свайные фундаменты. Лезем в учебники по механике грунтов… - становимся специалистами по фундаментам (совершенно безнадежный путь для стройки одного дома).
Почему сразу не рекомендую обратится к «специально обученным людям», т. е. провести изыскания?
Диалог из жизни:
З (заказчик) — мужики, я вон в том углу погреб рыл, яма трехметровая, глянули бы, да описали…
Г (геологи) — не, мужик, так нельзя! А вдруг у тебя под тем углом торфяная линза, а вон там плывун? Будем бурить! Наука...
З — А вдруг, между вашими дырками, тут плывун, а там торф?!
Г — А мы, будем молится!
В принципе — конечно рекомендую. Беда в том, что с изыскателями — беда. Сложно нынче найти толковых. СРО — решает все, были бы деньги на лицензцию, «специалиста» назначат.
Индивидуальной, личной ответственности — нет. Вплоть до варианта, когда бурят с умным видом, а потом тупо передирают описание некоего объекта, который кто-то старый и битый, описал 100500 лет назад в соседнем районе. В 90-ые, куча геологов — подались в «управдомы».
И... не вернулись.
К сваекрутчикам, та же проблема. У них свая и 6 тонн несет и 9… у них - «опыт».
Есть еще один косвенный метод оценки несущей для винтовой сваи. Предложен Железковым (гуру винтовых свай в СССР).
F=M*k,
где М — момент в кг*м, к — коэф. с размерностью 1/м и значением в диапазоне 6-12.
Идея замерить момент закручивания, далее умножить на 6 (минимальный коэффициент) и получить несущую способность сваи в килограммах.
Например, если на свае две трубы по 5 метров, на каждую трубу давят по 50 кило, а свая стоит - Ваш момент выше 500 кг*м и можно предположить, что свая будет нести 3 тонны.
Беда в том, что механические сваекрутчики — редко имеют возможность замеры момента. Косвенно, оценить (именно оценить), можно по пределу текучести металла, по деформации отверстия сваи, куда вставлен вороток. Или — две пятиметровых трубы и два средних мужика, 75-80 кило.
В целом выводы:
Лента, тем более плита — огромный запас по несущей. Сваи — нет.
Если есть уверенность в грамотных изыскателях — заказать исследование грунтов. Чтоб «пальцем показали», сколько вон на ту сваю можно грузить.
Если нет, или нет денег — читаем статью (ссылка выше), пытаемся оценить несущую грунта самостоятельно.
При возможности, дополнительная оценка несущей по моменту закручивания. Если на пальцах, то при несущей около 3 тонн, должна быть видимая деформация отверстий в свае.
При 6 тоннах несущей — будет рвать металл возле отверстий.
Почему столько внимания к винтовым.
Уж очень много соблазнительных моментов:
- Минимальные земляные работы. В идеале — снять плодородку, подсыпать песком. Лениво, невозможно — так и оставить.
Крайне желательно, хотя бы немного поднять площадку под домом. Нет песка — хоть глиной.
Использовать рельеф при выборе площадки под домом, для снижения объемов земляных работ (выбрать место повыше). - Прощает плохой дренаж, вплоть до его отсутствия.
- Самое лучшее проветривание подпольного, вплоть до отказа от цоколя. При этом, дом не заметает по периметру.
- В принципе, возможен отказ от отмостки, если под домом грунт будет выше на 50-100 мм.
- Пофиг на грунтовые воды, весенние паводки.
- Свободный доступ снизу.
Цели: от осмотров, до подхода, когда проектирования инженерки — нет вообще.
Делается когда дом уже стоит, «по месту». Разумеется, в планировках уже известно где будет санузел, где кухня.
Пройти нижнее перекрытие стоящее на сваях — можно в любой момент. При отсутствии опыта проектирования — это вполне реальный ход при некоторых допущениях, будет детальней рассмотрен при обсуждении подходов к проектированию. - Самый быстрый монтаж. Сегодня приехали мужики со сваями, послезавтра — старт стройки.
- Мужики сегодня ездят с нормальным инструментом (вплоть до тахеометра), после приварки оголовков, можно договорится поставить точки углов на оголовках с точностью до миллиметра. Экономия времени и нервов.
- Ну и есть на кого спихнуть ответственность за все :)
Риски винтовых свай
- не достаточен опыт, нет ясности по сроку службы. Промышленные винтовые сваи (диаметры труб 400-600 мм) — стоят более сотни лет.
Сваи под малоэтажку диаметром 108 — по сути начало 20 лет назад, массово 15 лет назад. На сегодня, массовых стонов, что «все упало» не наблюдается.
При этом, основные риски по коррозии в области грунт-воздух. Область доступна, обрезать кусок трубы, вварить новую — несоизмеримо со сложностью ремонта ленты и особенно плиты. Это самый ремонтопригодный фундамент. - В отличии от МЗФЛ (малозаглубленная фундаментная лента) и тем более плиты — нет избытка по несущей, пролазим впритык. Не нужно экономить на количестве. Шаг свай в три метра — очень высокие риски. Не означает, что завтра дом провалится. Означает отсутствие уверенности, что не провалится.
Разумеется хотя бы оценочный расчет, разумеется учет местных условий, но шаг не меньше 2000 мм, а под несущими 1500 мм.
Практика, когда у соседа дом из бруса200 стоит на сваях с шагом больше 3000 мм — это не довод. Это авантюра.
Риски морозного пучения.
Вода, при расширении увеличивается в объеме примерно на 10%. Метровый столб воды, при переходе в лед, поднимется на 10 см.
Теперь смотрим на песок. Пусть он у нас промерз на метр в глубину. Песок у нас влажный, пусть аж 10% (100 литров воды в кубе песка). При этом, у него еще и пустотность под 30-40%.
Если вся эта вода, расширится строго вверх, то с 10 см воды, подъем будет на 1 сантиметр, а учитывая пустотность, подъем будет практически незаметен. Соответственно, если у Вас фундамент на песке, можно выдохнуть.
Глина. Вот от нее — все зло. Вода в глине разная, по разному связанная, от коллоидов, до свободной. С разной температурой замерзания, вплоть до десятков градусов ниже нуля.
При этом, есть капилляры. При замерзании, начинается подсос воды с нижних слоев, образуются прослойки (шлифы) льда, увеличивающие свою толщину. По сути, вода замерзшая в слое глины толщиной в метр, может быть поднята с глубины в пару метров.
Пределы такого процесса — видны наглядно в гидролакколитах (буграх пучения).
Конечно подъем ваших 10 соток на высоту 20-этажного дома, оно вряд ли (хотя обзор был бы хорош). Это многовековой процесс, это север.
Предельные сезонные — до 40 см (СОНИИОСП, Воркута). При этом получить подъем грунта на 10 см в той же Вологде — запросто.
Чем чревато. Коммуникации. Труба ниже промерзания, осталась на месте, дом уехал вверх с обрывком трубы. Но самое грустное, что этот подъем неравномерен.
По разному промерзание и особенно оттаивание. Южная сторона опустилась, северная поднята и замоноличена морозом — пол дома «повисло». Именно поэтому, чаще всего трещины в ленте на восточных и западных сторонах.
Защита от морозного пучения.
Не пишу «заложить ленту на глубину промерзания». Потому что не гарантия, силы бокового пучения (грунт примерз к ленте и потащил за собой) — до 5 тонн на м2 и на наши 40 погонных метра периметра, ленту глубиной в 1.8 метра, будет тащить вверх с силой до 300 тонн.
Основные варианты.
- Заменить грунт под лентой на песок, на глубину промерзания. Очень дорого.
- Отменить промерзание (утеплить грунт).
- «Заякорить» сваю. Винт на винтовых, расширение пятки в ТИСЭ.
- Снизить силы бокового пучения, ту же сваю ТИСЭ, или самопальную буронабивную оборачивают в гильзу из рубероида, используют пластиковые трубы в качестве несъемной опалубки.
Риски, недостатки ленты, плиты.
Неверные расчеты, экономия, это понятно. Хочу добавить еще один, на который редко обращают внимание.
Если у Вас миксер подходит к дому — замечательно, есть шанс залиться за день, если небольшой дом.
Если вместо миксера — бетономешалка и мужик в двумя ведрами, значит неизбежно, где-то получится сопряжение свежего и уже схватившегося бетона. Это потенциально слабое место. Неплохо, если его рассчитать заранее и усилить (добавить арматуры). Перекрывать это место следующим сплошным слоем.
По недостаткам
У ленты, если честно особых не вижу. Кроме большого объема работ и времени.
У плиты, на мой взгляд, крайне низкие полы, человек с улицы заглядывает в окно. В снежных районах — будет заметать выше окна.
В заключение.
На этом, предварительная «теоретическая» инфа — заканчивается, дальше пойдет предметно, конструктивы.
В следующей статье, будет решения платформы на винтовых сваях.
Это не означает каких либо призывов «только винт». Просто для плиты — особых идей нет. Там ничего не выжать, а конструктив платформы на винтовых, пригоден и для МЗФЛ.