В этой публикации мы продолжим разговор о правилах устройства основания под строения, начатый в предыдущих публикациях (См. Часть 1, Часть 2, Часть 3).
Общая нагрузка, действующая на 1 м2 подошвы фундамента со стороны строения, будет равна сумме нагрузок, создаваемых ветром, снегом, а также конструктивными элементами строения (самим фундаментом, крышей, наружными стенами, перекрытиями и перегородками), а также оборудованием и мебелью, находящимися внутри дома.
Ветровая нагрузка
Переток воздушных масс вдоль поверхности земли происходит с разной скоростью. Натыкаясь на какое-либо препятствие, кинетическая энергия ветра преобразуется в давление, создавая ветровую нагрузку. Её величина зависит от нескольких факторов:
· скорости ветрового потока (величина создаваемого усилия обычно пропорциональна квадрату скорости ветра)
· плотности воздушной струи (в первую очередь на эту величину влияет влажность, при повышении которой, удельный вес воздуха возрастает, соответственно увеличивая величину переносимой воздухом энергии);
· формы стационарного объекта. Так на вертикальную стену действует так называемое лобовое усилие, стремящееся сдвинуть объект с места. На крышу, кроме горизонтального лобового усилия, действуют и вертикальные силы, которые в зависимости от формы и конструкции крыши могут как прижимать её к земле, так и стремится поднять, оторвав от стен. Следует также помнить, что ветровая нагрузка действует не только на крупные элементы здания, но на все более мелкие элементы: двери, окна, водостоки, антенны, дымоходы и т.д. (Интересные и полезные статьи о ветровой нагрузке и о том, как её следует учитывать в расчётах можно найти по следующим ссылкам: Ссылка 1, Ссылка 2, Ссылка 3).
Снеговая нагрузка
Величина снеговой нагрузки во многом зависит от места, где производится строительство. Например, на юге, где снега либо не бывает совсем, либо бывает в незначительном количестве, снеговыми нагрузками можно пренебречь. В средней полосе и северных районах снеговую нагрузку в расчётах надо учитывать обязательно и при этом руководствоваться существующими «СНиПами». (Интересную и полезную статью о тонкости расчета снеговой нагрузки при проектировании можно найти здесь - Ссылка)
Нагрузка, создаваемая весом здания
Нагрузку, создаваемую строением проще всего вычислить, например, с помощью таблиц.
Но… Не всё так просто, как мы рассказали. Даже если проектировщик тщательно соблюдёт баланс между нормативным давлением на грунт и нагрузкой на основание, создаваемой строением, это не означает, что строение совсем не будет деформироваться. Дело в том, что в первые годы эксплуатации любого здания грунты основания под ним всё равно будут сжимаются под действием нагрузок и в результате фундамент опустится на определенную величину, которая называется осадкой. И задача проектировщика состоит в том, чтобы величина этой осадки не превысила установленных нормативов и была равномерной. Большая, а главное, неравномерная осадка и является основной причиной трещин, деформаций и других разрушений здания.
(Более подробные и полезные статьи на тему расчётов нагрузки, создаваемой на грунт строением можно найти по следующим ссылкам:
Ссылка 1, Ссылка 2, Ссылка 3, Ссылка 4).
О конструктивных мерах борьбы с осадкой
Рассказывая о грунтах, мы совсем не напрасно отметили, что приведенная классификация является далеко не полной. Например, глинистые грунты, находясь в напряженном состоянии под действием нагрузки от сооружения или собственного веса, при замачивании могут давать дополнительную деформацию — просадку. Именно поэтому такие грунты называют просадочными. Критерием для отнесения глинистых грунтов к просадочным является степень влажности (доля заполнения пор водой) < 0,6.В зависимости от возможности просадочных явлений под действием собственного веса грунтовые условия на участке строительства подразделяются на два типа: 1- просадка от собственного веса не превышает 5 см; 2-й - просадка от собственного веса более 5 см.
Устойчивость дома и других сооружений можно обеспечить следующими мероприятиями:
- устранением просадочных свойств грунтов в пределах всей или части просадочной толщи;
- заглублением фундамента;
- устройством свайных фундаментов;
- применением водозащитных и конструктивных мероприятий, выбор которых производится на основе технико-экономических расчетов.
Глинистые грунты, которые при замачивании в напряженном состоянии увеличиваются в объеме называются набухающими. Для них также характерны большая пластичность, низкий предел усадки и природная влажность. Выбор глубины заложения и размеров фундаментов, возводимых на набухающих грунтах, можно производить без учета их набухающих свойств, т.е. как для обычных грунтов в природном состоянии. При этом устойчивость дома обеспечивается за счет соответствующей подготовки основания:
- устранения набухающих свойств грунтов в пределах всей или части толщи путем предварительного замачивания;
- применения компенсирующих грунтовых подушек;
- замены (полной или частичной) слоя набухающего грунта другим грунтом.
Компенсирующие подушки применяются в целях уменьшения величины неравномерности подъема ленточных фундаментов при замачивании основания из набухающих грунтов. Располагают компенсирующие подушки на вершине или в пределах слоя набухающих грунтов таким образом, чтобы глубина заложения фундамента была минимальной, но не менее 0,5 м, минимальное давление на грунт — не менее 1 кгс/см2. Размеры подушек назначаются в зависимости от ширины ленточного фундамента. Для устройства подушки рекомендуется применять несвязные грунты. Плотность уплотненного грунта подушки должна быть не менее: для мелких песков 1,60 т/м3, для средних и крупных 1,55 т/м3. Нижний слой подушки толщиной от 15 до 30 см не уплотняется.
Так к чему же надо стремиться? - К балансу сил, действующих на фундамент.
Фундамент – это ключевой элемент любого дома, без которого сооружение не способно прожить длительное время. Для того чтобы выбрать правильное и оптимальное со всех точек зрения решение, нужно провести тщательные расчеты нагрузок, действующих на фундамент, как со стороны строения (вес стен, ветровая, снеговая и прочие виды нагрузок), так и со стороны залегающего под ним грунта (силы сопротивления грунта, воздействие грунтовых вод, сил морозного пучения и т.п.). И в идеале необходимо прийти к тому, чтобы силы (нагрузки), действующие на фундамент сверху, были равны силам, действующим на тот же фундамент снизу. Существует множество формул для таких расчетов, но все они нуждаются в сборе подробной информации о будущем здании и далеко не всегда частный застройщик способен ее собрать самостоятельно. А уж сделать расчёты и подавно.
Да и не надо ему этим заниматься. Всё это должны делать профессионалы.
(На тему расчёта и проектирования фундаментов рекомендуем также прочитать: Ссылка 1, Ссылка 2, Ссылка 3)
____________________________________________________
Номер статьи в рубрикаторе журнала WOODFOCUS - 04.01.04.
Хотите регулярно читать интересные статьи на тему деревянной архитектуры и строительства - подписывайтесь на наш канал
#технология строительства #ветровая нагрузка #снеговая нагрузка #нагрузка создаваемая весом здания #строительство #грунтовые воды #пучинистый грунт #нулевой цикл #фундамент для дома #геология грунтов