Принято считать, что прочность и устойчивость любого сооружения, прежде всего, зависит от надежности его фундамента. Однако это утверждение справедливо лишь отчасти. Дело в том, что фундамент – это не более чем подземная часть сооружений, которая воспринимает нагрузку от его надземной части и передает ее на основание. И мировой опыт строительства показывает, что большинство аварий построенных зданий и сооружений вызвано ошибками, связанными не столько с возведением фундаментов, сколько с неграмотным устройством оснований. Это проявляется в накоплении грунтами основания достаточных деформаций в период эксплуатации. Именно поэтому вышепреведённое утверждение должно звучать так: «Прочность и устойчивость любого сооружения зависит от надежности его фундамента и основания, на которое этот фундамент опирается».
Для нас с Вами это означает, что проектирование оснований зданий и сооружений зависит от большого количества факторов, основными из которых являются:
- геологическое и гидрогеологическое строение грунта;
- климатические условия района строительства;
- конструкция сооружаемого здания и фундамента;
- характер нагрузок, действующих на грунт основания, и т.д.
И в результате расчет и проектирование фундамента состоит не из одной, а из двух частей:
Часть 1-я - расчет основания, при котором определяют глубину заложения фундамента и размеры его подошвы;
Часть 2-я - расчёт самого фундамента, при котором определяют его тип, линейные размеры и вариант армирования, обеспечивающие необходимую несущую способность.
В нашей серии статей «Нулевой цикл» мы сначала в общих чертах обсудим принципы расчёта оснований, а затем расскажем о существующих типах фундаментов и технологиях их устройства.
О геологии грунтов
Основанием считают слои грунта, залегающие ниже подошвы фундамента и в стороны от него, воспринимающие нагрузку от сооружения и влияющие на устойчивость фундамента и его перемещения. Основания под фундаменты зданий и сооружений можно условно разделить на естественные и искусственные.
Естественными основаниями называют грунты, которые в условиях природного залегания обладают достаточной несущей способностью, чтобы выдержать нагрузку от возводимого здания или сооружения. Такие основания не требуют дополнительных инженерных мероприятий по упрочнению грунта - их устройство заключается в разработке котлована на расчетную глубину заложения фундамента здания или сооружения. К грунтам, пригодным для устройства естественных оснований, относятся скальные и нескальные.
Скальные грунты представляют собой залежи изверженных, осадочных и метаморфических горных пород (граниты, известняки, кварциты и др.). Встречаются они в виде сплошного массива или отдельных трещиноватых пластов. Они обладают большой плотностью, а следовательно, и водоустойчивостью и являются прочным основанием для любого вида сооружений.
К нескальным грунтам относятся крупнообломочные, песчаные и глинистые грунты. Крупнообломочные грунты (щебень, гравий, галька) представляют собой куски, образовавшиеся в результате разрушения скальных пород, с размерами частиц более 2 мм. Они уступают по прочности скальным грунтам. Если крупнообломочные грунты не подвержены воздействию грунтовых вод, они также являются надежным основанием.
Песчаные грунты представляют собой частицы горных пород крупностью 0,1 ... 2 мм. Пески крупностью 0,25 ... 2 мм обладают значительной водонепроницаемостью и поэтому при замерзании не вспучиваются. Прочность и надежность песчаных оснований зависят от плотности и мощности залегающего слоя песка: чем больше мощность залегания и равномерней плотность слоя песка, тем прочнее основание. При регулярном воздействии воды прочность песчаного основания резко снижается.
Глинистые грунты представляют собой тонкодисперсные частицы чешуйчатой формы размером менее 0,005 мм. Сухое глинистое основание может выдерживать большие нагрузки от массы зданий и сооружений. Однако, с увеличением влажности глины резко падает ее несущая способность. Влияние положительных и отрицательных температур вызывает во влажной глине усадку при высыхании и вспучивание при замерзании воды в порах глинистого грунта. Разновидностью глинистых грунтов являются супеси, суглинки и лёссы.
Супесчаные грунты представляют собой смесь песка и глинистых частиц в количестве 3 ... 10 %. Суглинистые грунты состоят из песка и содержат 10 ... 30 % глинистых частиц. Эти виды грунтов могут использоваться в качестве естественных оснований (если они не подвержены увлажнению). По своей прочности и несущей способности они уступают песчаным и сухим глинистым грунтам. Отдельные виды супесей, подверженных регулярному воздействию грунтовых, становятся подвижными. Поэтому они получили название плывунов. Этот вид грунтов непригоден в качестве естественного основания.
Лессовые грунты - это частицы пылеватых суглинков со сравнительно постоянным гранулометрическим составом. Лёссовые грунты в сухом состоянии могут служить надежным основанием. При увлажнении и воздействии нагрузок лёссовые грунты сильно уплотняются, в результате чего образуются значительные просадки. Именно поэтому такие грунты называют просадочными.
Что такое слабые грунты?
Слабыми называют грунты, которые по механическим свойствам в своем природном состоянии не могут выдерживать нагрузки от зданий и сооружений. Поэтому для упрочнения таких грунтов необходимо выполнять различные инженерные мероприятия. К слабым относятся грунты с органическими примесями и насыпные грунты (искуственные основания).
Грунты с органическими примесями включают: растительный грунт, ил, торф, болотный грунт.
Насыпные грунты образуются искусственно при засыпке оврагов, прудов, мест свалки. Перечисленные грунты неоднородны по своему составу, рыхлые, обладают значительной и неравномерной сжимаемостью. Поэтому в качестве оснований их используют только после укрепления уплотнением, цементацией, силикатизацией, битумизацией или термическим способом.
Наименование грунтов, а также критерии выделения грунтов со специфическими свойствами и их характеристики приведены в СНиП «Основания зданий и сооружений. Нормы проектирования». Однако, следует иметь в виду, что приведенная в СНиП классификация является далеко не полной.
Продолжение следует
Номер статьи в рубрикаторе журнала WOODFOCUS - 04.01.01.
Хотите регулярно читать интересные статьи на тему деревянной архитектуры и строительства - подписывайтесь на наш канал