Поиск мастера по ремонту

Расчет фундамента и оснований

Зачем производить расчет фундамента и оснований?основания и фундаменты

Кто проектировал и проектировал ли вообще кто-нибудь основание и фундаменты этого дома (фото), осталось неизвестно. Посмотреть на этот объект меня пригласил владелец участка, купивший надел вместе с находящимся на нем «чудом строительного мастерства». Он хотел выяснить, можно ли чтонибудь сделать для восстановления сооружения.

Осмотр дома показал, что практически все видимые цокольные и стеновые конструкции находились в повреждённом состоянии. Часть фронтонной стены упала, одна боковая стена имела критический крен. Цоколь дома, состоящий из монолитного бетона высотой 0,15 м и кирпичной кладки высотой 0,3 м, во многих местах имел трещины.

По характеру повреждений стало понятно, что они возникли в результате чрезмерных деформаций пучения. Можно было с уверенностью утверждать, что фундаменты устроены в пучинистых грунтах неправильно, без необходимых мер по обеспечению их устойчивости и снижению деформаций пучения до допустимых пределов.

Зачастую дома приходят в аварийное состояние уже в процессе строительства, если проектирование оснований и фундаментов выполняют сами застройщики или фирмы, не имеющие достаточного опыта в такой специализированной области, как фундаментостроение малоэтажных зданий.

Недооценка физикомеханических и пучинистых свойств грунтов, а также гидрологической ситуации на площадке строительства весьма опасна и может приводить к авариям домов.
Вердикт по дому был однозначным:

— дом следует разобрать, сохранившиеся стеновые блоки и конструкции использовать при строительстве другого дома;
— провести инженерно-геологические изыскания, выполнить расчёт основания и фундамента и разработать проект фундаментов под такой же или другой дом. Причины несовершенства возводимых конструкций

Не имея достоверных сведений о грунтах и их свойствах, выбрать рациональную конструкцию фундаментов, рассчитать их на устойчивость и по допустимым деформациям осадок и пучения просто невозможно. Недостаточная надёжность фундаментов может возникнуть при следующих обстоятельствах:

— отсутствие или неполнота Норм на проектирование;
— отсутствие инженерно-геологических исследований строительной площадки;
— не правильно выполнен расчет фундамента и оснований, из-за отсутствия достаточного опыта проектирования;
— некачественное ведение строительных работ и использование неапробированных методов ведения работ;
— плохой контроль качества строительства;
— низкая квалификация строителей.

Немалую долю заблуждений при выборе конструкции фундаментов вносит практика, когда в рекламных проспектах и каталогах проектов усадебных домов и коттеджей указывают конструкции фундаментов, не связывая их с конкретными свойствами. Например, в перечне конструктивных характеристик наружных и внутренних стен, перекрытий, крыши и кровельного покрытия, наружной отделки стен и цоколя, по конструкции фундаментов приводятся такие данные: сборные железобетонные; монолитные железо-бетонные; монолитные железобетонные плиты (почему-то во множественном числе); ленточные монолитные; ленточные сборные железобетонные. Преобладают фундаменты сборные железобетонные.
Как авторы проектов определяют, какие следует применить фундаменты на неизвестной им строительной площадке, где будет возводиться по их проекту дом, сие — тайна великая, нам неведомая. Но встречается и правильная информация: конструкция основания и фундаментов определяется по результатам инженерно-геологических изысканий.

В последнее время, уже в XXI веке вышло немало практических пособий, справочников и публикаций по строительству жилых малоэтажных домов. И в каждом из них достаточное внимание уделено фундаментам. Вышли отдельные книги и брошюры, посвященные только фундаментам. Но если просмотреть все издания, то обнаружим, что за редким исключением в них отсутствует даже упоминание,что основания и фундаменты должны приниматься на основе их расчётов. Например, указывается, что ширина траншей под ленточные фундаменты принимается равной ширине подошвы фундамента с прибавлением с каждой стороны по 0,2 (0,3) м, в то время как ширина траншей в пучинистых грунтах должна приниматься из условия устойчивости фундаментов при действии касательных сил пучения. По глубине траншей сообщается, что она не должна превышать:

в песчаных и гравелистых грунтах — 1,0 м;
в супесчаных—1,25 м;
в глинах и суглинках —1,5 м;
в особо плотных грунтах — 2,0 м.

Складывается впечатление, что основания и фундаменты можно не рассчитывать, а подбирать. Надо только правильно это сделать. Это — глубокое заблуждение, так как необходимая глубина траншей тесно связана с величиной нагрузок от дома, со степенью пучинистости грунтов, с уровнем грунтовых вод. И под малоэтажными домами глубина траншей может быть в 2...3 раза меньше приведённых величин.

В одном из здании всё же был приведён расчёт ширины ленточных фундаментов или площади столбчатых фундаментов как частное от деления общего веса дома на длину всех фундаментов и расчётного сопротивления грунта. Такой упрощенный расчёт (по принципу средней температуры по больнице) Строительные Нормы допускают для сооружений III уровня ответственности, к которым относят небольшие дачные дома сезонного проживания, бани, гаражи, хозблоки.
В другой книге приводятся примеры подбора размеров фундаментов по усреднённым показателям характеристик фунтов. Но ни в одном издании не упоминается, что фундаменты малоэтажных домов в пучинистых грунтах, помимо расчёта по допустимым деформациям осадок, должны рассчитываться на устойчивость, а при применении мелкозаглублённых фундаментов — ещё и по допустимым деформациям пучения.

К сожалению, беда инженеров, занимающихся проектированием оснований и фундаментов малоэтажных домов, заключается в том, что и в но-мативных документах они не найдут необходимые методики расчётов.
В СНиП 2.02.01-83* «Основания зданий и сооружений» имеется раздел расчет оснований и фундаментов по допустимым деформациям осадок, на основе которого определяют ширину опорной части ленточных или площадь опорной части столбчатых фундаментов, при которых осадки обеспечиваются в допустимых пределах. Но в СНиП отсутствует методика расчёта по допустимым деформациям пучения.

В своде правил СП 50-101 -2004 «Проектирование и устройство оснований и фундаментов зданий и сооружений», выпущенном в 2005 году в развитие СНиП, содержится в несовершенном виде методика расчёта фундаментов на устойчивость, но методика расчёта фундаментов по допустимым деформациям пучения всё же отсутствует.

Основы проектирования надёжных фундаментов

Надёжный фундамент прежде всего должен быть устойчивым в пучинистых грунтах, распространённых по-всеместно по всей территории России. Неустойчивый фундамент при действии касательных сил пучения отрывается от основания. Под подошвой образуется полость — воздушный зазор. Возникают условия для образования значительных остаточных деформаций пучения со всеми вытекающими негативными последствиями. Судьбу дома с неустойчивыми фундаментами можно сравнить с судьбой героя античности Антея — сына бога морей Посейдона и богини земли Геи. Антей был непобедим, пока стоял на земле. Геракл, тоже не рядовой товарищ, сын самого Зевса и простой смертной женщины, победил Антея, оторвав его от земли.

Неустойчивый фундамент не пригоден для применения.

Если при проектировании фундаментов под промышленные объекты и многоэтажные дома (при больших нагрузках на основание) расчёт на устойчивость — поверочный, то для малоэтажных домов с небольшими нагрузками расчёт на устойчивость, наряду с расчётом по деформациям осадок, является основным. В пучинистых грунтах, независимо от глубины заложения фундаментов (ниже глубины промерзания или мелкого заложения), с помощью такого расчёта определяют ширину траншей ленточных или габариты котлованов столбчатых фундаментов, при которых обеспечивается их устойчивость (если обратная засыпка пазух производится непучинистым грунтом — крупным или средней крупности песком).

Если под малоэтажным домом применены фундаменты, заглублённые ниже расчётного уровня промерзания, то для таких конструкций допустимы только деформации осадок. Деформации пучения под действием касательных сил пучения недопустимы. Фундамент должен быть устойчив. При применении мелкозаглублённых фундаментов деформации пучения под действием касательных сил также недопустимы. При промерзании пучинистых грунтов на глубину заложения фундаменты должны быть устойчивы.

В отличие от фундаментов, заглублённых ниже уровня промерзания грунтов, для мелкозаглублённых фундаментов при промерзании грунтов ниже подошвы фундаментов деформации пучения допускаются того же порядка, что и деформации осадок. Если расчётами установлено, что деформации пучения превышают допустимые значения, то часть пучинистого грунта под подошвой фундаментов заменяется непучинистым крупным или средней крупности песком. Под фундаментами устраивают противопучинную подушку.

Таким образом, при расчёте по деформациям пучения определяют необходимую толщину противопучинной подушки и глубину разработки ранее определенных в плане траншеи или котлованов. Технический регламент безопасности конструкций. Учитывая, что речь идёт о мероприятиях, направленных на предотвращение аварийного состояния строящихся малоэтажных домов, не лишним будет напомнить, что с 30 июня 2010 года вступил в силу Федеральный закон «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений», который распространяется на все виды зданий и сооружений и имеет целью:

— защиту жизни и здоровья граждан и имущества;
— охрану окружающей среды;
— предупреждение действий, вводящих в заблуждение приобретателей.

Объектом регулирования являются здания и сооружения любого назначения, а также связанные с ними процессы проектирования (включая изыскания) и строительства. «Строительные конструкции и основание здания или сооружения должны обладать такой прочностью и устойчивостью, чтобы в процессе строительства и эксплуатации не возникало угрозы причинения вреда жизни или здоровью людей... в результате:

— разрушения отдельных несущих строительных конструкций или их частей;
— разрушения всего здания, сооружения или их части;
— деформации недопустимой величины строительных конструкций, основания здания или сооружения и геологических массивов прилегающей территории».

Отметим некоторые понятия и положения, используемые в законе применительно к малоэтажному строительству.

Авария — опасное техногенное происшествие, создающее на объекте угрозу жизни и здоровью людей и приводящее к разрушению или повреждению зданий.
Воздействие — явление, вызывающее изменение напряжённо-деформированного состояния строительных конструкций и (или) основания здания или сооружения. 
Жизненный цикл здания — период, в течение которого осуществляются инженерные изыскания, проектирование, строительство, эксплуатация и снос здания.
Нагрузка — механическая сила, прилагаемая к строительным конструкциям и (или) основанию здания;
Основание здания — массив грунта, воспринимающий нагрузки и воздействия от здания и передающий на здание воздействия от природных и техногенных процессов, происходящих в массиве грунта.
Сложные природные условия — наличие специфических по составу и состоянию грунтов и (или) опасных природных процессов.
Уровень ответственности — характеристика здания, определяемая в соответствии с объёмом экономических, социальных и экологических последствий его разрушения.

Федеральный закон устанавливает минимально необходимые требования к процессам проектирования (включая изыскания) и строительства. Все здания и сооружения идентифицируются по ряду признаков, среди которых для малоэтажных построек можно выделить:

— назначение (постоянное или сезонное проживание);
— наличие помещений с постоянным пребыванием людей (жилые дома, бани, гаражи, хозблоки);
— уровень ответственности.

Все здания или сооружения относят к постройкам одного из следующих уровней ответственности: повышенного, нормального, пониженного. Жилые малоэтажные дома (коттеджи, усадебные дома) постоянного проживания относят к зданиям нормального уровня ответственности. Дачные дома сезонного проживания можно отнести к постройкам нормального или пониженного уровня ответственности в зависимости от уровня разработки проекта надфундаментной части, фундаментов и основания. Другие строения на участке (гаражи, бани, хозблоки) относят к сооружениям пониженного уровня ответственности.

К документам в области стандартизации, в результате применения которых обеспечивается соблюдение требований этого Федерального закона, относятся стандарты и своды правил. В частности, в области фундаментостроения на естественном основании действующим сводом правил является ранее упомянутые СП 50-101-2004, на свайном основании — СП 50-102-2003, по изысканиям — СП 11-105-97.

Расчётные параметры оснований и фундаментов

Фундаменты малоэтажных домов работают в тесном взаимодействии с грунтами оснований. В пучинистых грунтах расчётные параметры основания и фундаментов зависят от климатических условий региона строительства, в том числе от глубины промерзания, степени пучинистости грунтов, уровня грунтовых вод и величины нагрузок. Часть параметров задают конструтивно, другие рассчитывают в зависимости от первых и выше перечисленных условий.надежность фундамента
Ширину цоколя определяют конструктивно из условия размещения надфундаментных конструкций  стен, балок или плит цокольного перекрытия. Ширину подошвы определяют расчётом в зависимости от величины нагрузки на основание, глубины заложения фундамента и минимального расчётного сопротивления грунта или песчаной подушки.

Высоту цоколя задают конструктивно в зависимости от толщины снегового покрова в регионе строительства и необходимой жёсткости поперечного сечения фундамента. Заглубление фундамента задают конструктивно в зависимости от степени пучинистости грунтов, уровня грунтовых вод и величины нагрузок на фундамент. В непучинистых грунтах глубину заложения принимают конструктивно — независимо от глубины промерзания. В пучинистых грунтах глубину заложения уточняют из условия обеспечения устойчивости фундамента при действии касательных сил пучения.

Ширину траншей под ленточные фундаменты или размеры котлованов под столбчатые фундаменты определяют расчётом из условия устойчивости фундаментов под действием касательных сил пучения при засыпке пазух непучинистым грунтом — крупным или средней крупности песком. Размеры выработок зависят от степени пучинистости грунтов, величины нагрузок, передаваемых на фундаменты, и принятого заглубления. Решение находится методом приближения. При отсутствии устойчивости увеличивают ширину траншей или уменьшают глубину заложения, или используют оба мероприятия.

Толщину противопучинной подушки определяют расчётом из условия, чтобы деформации пучения грунта, залегающего ниже дна выемки, с учётом нагрузки от дома, не превышали допустимого значения. Толщина подушки зависит от степени пучинистости грунтов, глубины промерзания в регионе строительства, от величины нагрузок на основание и от допустимых деформаций для стен домов, различных для деревянных и из кладочных материалов (кирпич, пеноблоки и др.).

Глубину траншеи или котлована определяют как сумму принятого заглубления и расчётной толщины противопучинной подушки. Высота фундамента-цоколя определяется как сумма заглубления фундамента и высоты цоколя. При недостаточной жёсткости поперечного сечения из условия не превышения относительных деформаций пучения (прогиб, выгиб) высота цоколя может быть увеличена.

На строительных площадках с уклоном высота фундамента-цоколя определяется как сумма высоты цоколя в наиболее высокой части строительной площадки в пределах габаритов дома, максимального перепада высот в пре-делах габаритов дома и заглубления фундамента в низкой части строительной площадки (рис. 2).

Заключение

Для обеспечения надёжности фундаментов на стадии проектирования необходимо выполнить последовательно ниже перечисленные мероприятия.

1. Произвести на площадке строительства инженерно-геологические изыскания и геодезическую съёмку перепада высот поверхности грунта в пределах габаритов дома и прилегающей территории.надежность фундамента
2. На основе изысканий определить расчётное сопротивление грунтов основания и степень пучинистости промерзающего слоя.
3. Рассчитать нагрузки, приходящиеся на основание по всем проектируемым фундаментам.
4. Выбрать конструкцию фундаментов с учётом степени пучинистости грунтов и конструкции дома (бесподвальный, с подвалом или цокольным этажом, деревянный, кирпичный, блочный), назначить глубину заложения фундаментов и рассчитать необходимую площадь их опорной части — ширину ленточных или площадь столбчатых. Размеры плитных фундаментов задаются конструктивно.
5. При строительстве на пучинистых грунтах из условия устойчивости фундаментов рассчитать необходимые размеры выемок (ширину траншей под ленточные фундаменты, габариты котлованов под столбчатые фундаменты).
6. В зависимости от величины нагрузок, степени пучинистости грунтов и глубины промерзания в регионе строительства рассчитать необходимую толщину противопучинной подушки.

Разработать проект, включающий:

— план фундаментов;
— опалубочные размеры типоразмеров фундаментов;
— армирование;
— конструкцию основания (ширину, глубину траншей и котлованов, толщину противопучинной или выравнивающей подушки);
— конструктивные мероприятия по отводу ливневых и паводковых вод от дома и недопущения их проникания в цокольный этаж, в подвал или техподполье (вертикальная отсыпка, планировка, отмостка, ливневые лотки, глубинный дренаж, гидроизоляция).

Видео: Фундамент, ошибки заложения






Читайте также:

Технологии ремонта и усиления фундаментов

Основные требования к проектированию оснований и фундаментов

Добавки для бетона

Виды и особенности фундаментов

Строительный котлован, укрепление котлованов

Строительные конструкции: проектирование и расчет

 

Ещё больше интересных статей

Яндекс.Метрика
© 2011 Технологии строительства и ремонта. Все права защищены.
При полном или частичном использовании материалов сайта активная ссылка обязательна.
E-mail: info@stroypraym.ru