что такое осадка фундамента
Ошибки, после которых происходит осадка фундамента
Осадка фундамента
Грунтовая порода относится к неоднородной субстанции. Она подвижна, реагирует на подтопления, грунтовые воды, проявляясь пучинистостью. Для любого строения необходима надежная фундаментная конструкция. В каждой местности грунт обладает своими свойствами, в зависимости от которых со временем происходит проседание основы. Поэтому осадка рассчитывается с учетом характеристик грунта.
Если расчет выполнен неправильно, то происходит неравномерная просадка, что приводит к появлению трещин, угрозе разрушения постройки. Осадка фундамента считается довольно важным параметром, который с течением времени изменяется.
Причины неравномерного проседания почвы:
Различают грунт естественный и искусственный. В первом случае порода залегает под основанием здания, сооружения. Она обеспечивает равномерную устойчивость. К искусственному виду относится специально упрочненный, утрамбованный грунт.
Пучинистость или непучинистость почвы также относится к важной характеристике грунтовой породы. Она может быть скальной, глинистой, крупнообломочной (галька, гравий), песчаной, хрупким суглинком, супесью.
Фундамент – это важная составляющая возводимой постройки. Ее надежность, устойчивость во многом зависит от правильного расчета осадки, разновидности грунтовой породы.
Основание под здание может быть:
Свайный фундамент
Для неустойчивых почв свайная опора – это наиболее надежный вариант. Он экономичен, способствует сохранности здания. Фундамент на сваях представляет собой конструкцию, состоящую из опор, погруженных в землю. Монтаж подобного вида основания производится достаточно быстро с минимальным объемом земляных работ. Формируя свайную конструкцию, не приходится рыть котлован.
Свайный фундамент считается устойчивым базисом. Грамотное проектирование и профессиональный монтаж позволит создать крепкую опору для дома.
Такое основание подходит для местностей, где преобладает подтопленная, слабая почва.
К слабым видам пород относятся:
Для залегающих глубоко твердых грунтов базовая основа под дом является идеальным решением. Следует отметить экономичность такого фундаментного сооружения при сравнении его с конструкциями небольшого заглубления.
Элементами такого основания являются крепкие столбы, углубленные в грунт. Эти детали и являются сваями. Они принимают на себя и равномерно распределяют нагрузки на землю. Для повышения расчетных нагрузок важной составляющей свайного фундамента является ростверк.
На монтажные работы по укреплению свай времени уходит немного. Для заглубления опор применяется специальное оборудование.
Сваи для фундаментной конструкции изготавливаются из качественных материалов. Выбор того или другого вида колонн зависит от возможных нагрузок на основу, используемой технологии монтажа, геологических особенностей местности, где ведется строительство.
Свайные опоры применяют и в частном, и в промышленном строительстве. Наиболее часто подобная технология используется при возведении коттеджей, дачных домов.
Итак, преимущества свайного основания:
Заказать свайный фундамент можно в компании Эндбери. Здесь налажено производство винтовых и железобетонных свай. Надежные свайные конструкции не подвержены усадке, поскольку на объект строительства они поступают в созревшем, готовом виде.
Бывают естественные осадки, которые происходят в результате объясняемых физических явлений. Существуют определенные нормы на прогнозируемое проседание. Например, имеются предельно допустимые значения для разных видов оснований. Для возведенных железобетонных сооружений допускается просадка на 8 см, деревянные постройки могут проседать до 15 сантиметров.После завершения строительства нового здания просадка на однородной почве может составить до 12 сантиметров. По нормам при неоднородном грунте осадка бывает до 5 сантиметров без последствий. Однако дальнейшее проседание становится опасным для несущих конструкций.
Виды нагрузок
Осадка фундамента рассчитывается с учетом типа почвы, поведения породы под действием нагрузок, формы основания. В зависимости от этих параметров происходят различные фазы деформаций:
Если допущены неточности в расчетах, то итогом строительства может стать возникновение аварийных ситуаций. А причиной этому будет непредусмотренная осадка фундамента.
Разрушения происходят при:
Аварийные неравномерные осадки возникают из-за неоднородной структуры основания, характеристики которой не учитывались в процессе строительства. К неравномерным нагрузкам может привести долгострой. При этом часть дома построена, а другая нет.
В зонах затопления потоки воды перемещают частицы грунта. Такое явление называется суффозией, в результате чего возникают неравномерные осадки.
Расчетные ошибки приводят к неправильному распределению нагрузок. Вместо того, чтобы осуществлять равномерное воздействие, происходит смещение сил в центральную часть фундаментной основы. Нередко к негативным явлениям приводит экономия при использовании материала в процессе строительства фундамента.
Просчеты могут произойти в процессе рытья котлована, если изъят лишний грунт. Утрамбованная песчано-щебневая подушка не обладает полноценными качествами грунта, поэтому в расчетах возможны ошибки.
Расчет осадки
Чтобы обеспечить безопасность эксплуатации здания, при проектировании расчет осадки является важной мерой. Сегодня существует около двадцати официальных методик для определения степени проседания. При расчете осадки у ленточного и свайного основания имеются свои особенности.
Перед возведением фундаментной конструкции специалисты изучают грунтовые условия. Чаще всего расчет масштабов осадки выполняется по технологии послойного суммирования, эквивалентного слоя.
Послойное суммирование
Этот способ достаточно распространен и считается основным. Он подходит для определения проседания фундаментной конструкции ограниченных размеров.
Если размер существенно превышает мощность сжимаемой грунтовой прослойки, то считается, что сжатие происходит без бокового расширения. При этом используются известные зависимости и специальный алгоритм расчета.
Условно принимают основание опор за монолитную конструкцию, размеры которой снимаются по крайним точкам. Если полученные параметры выше предельных размеров, то следует увеличить длину свай, чтобы повысить прочность основания.
Инженерные расчеты являются довольно сложным процессом. Особенно для проблемных грунтов. Обязательно учитывается глубина заложения, устанавливаются глубинные пределы суммирования.
Мощность толщи, сжимаемой под нагрузкой, возрастает при увеличении давления от веса постройки и размеров площади, а снижается при заглублении фундамента,, форма которого также оказывает влияние. На разной глубине происходит различное затухание напряжений.
Для каждого случая применяется свой вариант расчета. Но сегодня благодаря компьютерным программам процессы проектирования стали проще. Осадка фундамента играет важную роль при выполнении проекта. На нее следует обращать особое внимание. Этот параметр оказывает существенное влияние на прочность конструкции
Осадка оснований
§ 21. Виды деформаций оснований
Под воздействием нагрузки от сооружения его основание деформируется и дает осадку, а в некоторых случаях — просадку.
Осадкой основания (или осадкой фундамента) называют вертикальное перемещение поверхности грунта под подошвой фундамента, связанное с передачей на основание нагрузки от сооружения.
Различают осадку основания равномерную и неравномерную. При равномерной осадке перемещения точек поверхности грунта под всей площадью фундамента одинаковы, а при неравномерной — неодинаковы. Равномерная осадка основания, как правило, не является опасной; неравномерная же осадка часто становится причиной нарушения условий нормальной эксплуатации сооружений, а иногда и их аварий.
Для уплотнения грунта под нагрузкой требуется определенное время, в течение которого наблюдается рост осадки основания. Осадку, соответствующую окончательному уплотнению грунта, называют полной, конечной или стабилизированной.
Большую быстро протекающую осадку, сопровождающуюся коренным изменением сложения грунта, называют просадкой. Просадка наблюдается, например, при выпирании грунта из-под подошвы фундамента и при замачивании макропористых грунтов под нагрузкой.
§ 22. Методы расчета осадки
Расчет осадки уплотнения ведется в предположении, что грунт подчиняется законам линейно деформируемой среды, когда деформации линейно зависят от давлений. Теоретически максимальное давление на грунт, при котором существует линейная зависимость, определяется отсутствием под подошвой фундамента пластических зон. Однако наблюдения за сооружениями показывают, что небольшое развитие зон пластических деформаций под гранями фундамента может быть допущено.
Для определения конечной осадки основания широко применяют метод послойного суммирования. При этом считают, что осадка основания происходит в результате уплотнения некоторой толщи грунта ограниченной толщины, называемой активной зоной. Нижнюю границу активной зоны принимают на той глубине da от подошвы фундамента, на которой дополнительное давление (под центром тяжести подошвы) от передаваемой фундаментом нагрузки составляет 20% бытового (природного) давления.
При фундаменте, расположенном на поверхности грунта, дополнительные давления рz, кПа, определяют по формуле (2.7), а при заглубленном в грунт фундаменте — по формуле
Рz=а(р0-рg), (4.1)
где а — коэффициент, принимаемый по табл. 2.1; р0 — нормальные напряжения по подошве фундамента, кПа; pg — бытовое давление на глубине заложения подошвы фундамента, кПа.
Устройство опор в русле реки вызывает стеснение русла и может приводить к интенсивному размыву грунта, в особенности у опор. В результате этого бытовое давление в грунте уменьшается. В формулу (4.1) подставляют бытовое давление, подсчитанное без учета размыва грунта, т. е. давление, которым грунт был обжат до возведения сооружения. Это связано с тем, что после разгрузки грунта деформации его при повторном нагружении сначала весьма малы; они начинают заметно возрастать, лишь когда напряжения в грунте достигнут величин, имевшихся до разгрузки.
Активную зону грунта разбивают на горизонтальные слои толщиной не более 0,4b, где b — наименьший размер фундамента в плане, м. Если в пределах активной зоны имеется напластование разных грунтов, то их границы принимают за границы выделенных слоев. Осадку s основания определяют суммированием деформаций отдельных слоев. Деформацию si м, каждого i-го слоя подсчитывают в предположении, что уплотнение грунта происходит в условиях отсутствия бокового расширения (в условиях компрессионного сжатия) при постоянном давлении рz кПа; последнее принимают равным среднему дополнительному давлению рг, кПа, из давлений, возникающих в точках под центром тяжести подошвы фундамента в пределах рассматриваемого слоя.
Используя формулу (1.29) для определения деформации грунта при компрессионном сжатии, можем написать:
si=eiti=(piβi/Ei)li (4.2)
где ei — относительная деформация грунта i- го слоя; ti — толщина i-го слоя грунта, м; βi — коэффициент, принимаемый по табл. 1.3
в зависимости от вида грунта i-го слоя; Ei — модуль деформации грунта i-го слоя, кПа, определяемый по формуле (1.28) на основе результатов испытаний образцов грунта на компрессионное сжатие.
Осадка фундамента
У жильцов частных домов может возникнуть одна очень неприятная проблема: в фундаменте за долгое время могут появиться дефекты в виде трещин, из-за чего он начинает смещаться. Этот сдвиг или смещение имеет название «осадка фундамента». Это происходит вследствие сжатия почвенного покрова. Причины появления осадки фундамента, методы проведения диагностики осадки, расчет осадки разных видов фундамента, решение этой проблемы – все это будет обсуждаться в этой статье. Важно помнить, что при появлении трещин в основании, не нужно бояться, просто продолжайте следить за этим, пока осадка фундамента не дошла до критического состояния.
Причины появления осадки фундамента
Состав грунта – это одна из самых главных причин, из-за которой возникает осадка основания дома. Почва делится на виды и каждый обладает своей прочностью. Самыми прочными видами почвенного покроя являются скальный грунт и дисперсная почва. По-другому эти почвы называют несвязными, так как они не сохранят в себе влагу.
Определение типа грунта вручную
В основе первого вида почвы лежат монолиты, а второй вид состоит из минерального зерна различного размера. Но существуют связные виды почву, они поглощают и сохраняют в себе влагу, поэтому основной составляющей этих типов почвенного покроя является глина, из-за чего слой грунта приобретает свойство подвижности и деформации. В холодное время года, содержащаяся в таких типах почвы влага, замерзает и слой грунта расширяется. Первая причина – связный слой грунта почвы. Вторая причина – особенности конструкции основания дома. Третья причина – неправильно распределенное давление стен на фундамент. При строительстве дома следует учитывать все эти факторы, чтобы в будущем не столкнуться с данной проблемой.
Методы проведения диагностики осадки фундамента
Чтобы выявить или устранить дефекты, возникшие в основании дома, требуется определить процесс смещения фундамента и наблюдать за осадкой. Методов проведения диагностики (осадки фундамента) существует много. Какой именно использовать метод, зависит от строения дома и его составляющих.
Описание свайного фундамента
Свайные фундаменты строятся на просадочных слоях грунта, потому что они имеют очень маленькую несущую способность (факторы, которые влияют на этот параметр грунта, будет обсуждаться далее). Сваи используют для того, чтобы передать все давление здания на почву, тем самым исключая большую нагрузку на основание помещения. Бывает такое, что сваи не достают до слоя грунта, для этого используются висячие сваи. Они являются связью между грунтом и обыкновенными сваями.
Свайный фундамент может состоять из различного материала. Они могут быть сделаны из дерева, железобетона, стали. Способы погружения свай бывают разные. Сваи забиваются, набиваются и завинчиваются. На сегодняшний день чаще всего используются сваи, сделанные из железобетона. Их длина начинается с 4 метров и заканчивается 12 метрами. Такие сваи, которые сделаны из железобетона, можно встретить в индустриальной сфере. Типов свай бывает несколько:
Сваи используют в тех местах, где слой грунта очень слабый. Они также применимы для строительства многоэтажных зданий. Но главным минусом этого материала является то, что он имеет усадку, что может привести к осадке основания помещения.
Осадка свайного фундамента
Причина осадки свайного фундамента – это нагрузка на само основание дома. Если смещение будет продолжаться, это может привести к полному разрушению конструкции. Во избежание этого, проводится расчет осадки свайного фундамента. Полученное значение сравнивают со значением осадки, которая допускается. Если оно превышает его, то фундамент нужно подвергнуть коррекции. Чтобы совершить коррекцию свайного фундамента необходимо увеличить длину свайных установок. Концы свай должны иметь опору на более прочные слои грунта. Сваи распределяют давление по всему грунту. На давление влияют несколько факторов: свойства грунта, длина свай и пространство между сваями.
Расчет осадки методом послойного суммирования
Один из способов расчета осадки свайного фундамента имеет название «послойное суммирование». Существует формула: Si = h * m * P. Из этой формулы видно, что осадка фундамента равняется сумме сжатий слоев грунта. Делается схема для расчета осадки свайного фундамента. На ней изображаются нагрузка и давление стен. Свайное основание дома делится на два вида: однослойные и двухслойные. Для обоих видов требуется грунт со средней прочностью. Для расчета осадки свайного основания дома необходимо определить характеристики грунта, сюда входит коэффициент сжимаемости и деформация (модуль). Расчет осадки можно проводить одной сваи, нескольких или всего основания здания. Но можно сделать свайный фундамент правильным. Для этого нужно знать вес и длину сооружения, а также вес всего грунта.
Следующий метод – это расчет осадки фундамента способом эквивалентного слоя. Он применяется, если невозможно провести боковое расширение. Толщина слоя грунта имеет название эквивалентный слой. Согласно этому способу, сначала необходимо определить мощность эквивалентного слоя, существует формула для ее нахождения: hэ =A· ω· b. A – это коэффициент, и он имеет зависимость от типа грунтового слоя, ω – тоже коэффициент, значение которого зависит от основания дома, его формы и жесткости, b – значение ширины основания здания. Произведение первых множителей (A и ω) составляют коэффициент эквивалентного слоя. Найдя мощность эквивалентного слоя, можно найти значение и самой осадки: S =Po· hэ · mv. Главным преимуществом способа расчета осадки эквивалентного слоя является то, что можно определить коэффициент эквивалентного слоя для каждого вида грунта в отличии от метода послойного суммирования.
Метод эквивалентного слоя
Описание ленточного монолитного фундамента
Ленточный фундамент – это основание под стенами здания, давление которых распределяется по всему фундаменту. Ленточный фундамент заливается в тех местах, где конструкция идет вместе с несущими стенами. Ленточный фундамент – прочное и твердое основание. Данный вид фундамента имеет два вида основания: один – сборный, другой – свайный. У сборного фундамента все давление идет на слой грунта. У второго вида ленточные ростверки, сделанные из железобетона, дают нагрузку на сваи. Наиболее распространены два материала, из которого делается ленточный фундамент: железобетон и бетон. Монолитные ленточные фундаменты используются чаще всего, когда требуется провести расширение подушки фундамента. Расширение необходимо тогда, когда слой почвенного покроя обладает невысокой несущей способностью, а также при наличии в почве подземных вод.
Уменьшить давление на ленточный монолитный фундамент очень просто. Чрезмерная нагрузка на основание дома, в дальнейшем может привести к его осадке. Чтобы этого избежать, достаточно высоту фундамента сделать в полтора больше, чем ширину. После этой процедуры, нагрузка остальной конструкции и предметов, находящихся внутри дома, значительно снизится.
Для более прочного основания необходимо, чтобы стенки фундамента были гораздо шире, чем стены конструкции здания, примерно на 15 сантиметров.
Как избежать осадки ленточного монолитного основания помещения
Причины возникновения осадки ленточного фундамента могут быть разные:
Последствия осадки ленточного фундамента
Весь расчет постройки ленточного основания дома можно разделить на три этапа:
Соблюдение всех этих условий поможет вам избежать осадки ленточного фундамента на несколько десятков лет.
Подведем итог. Осадку фундамента лучше всего избежать, чем бороться с ней в будущем. Важно соблюдать несколько правил при строительстве основания дома. При допущенной осадке, следует пользоваться двумя методами по ее расчету: послойное суммирование и способ эквивалентного слоя. Формулы этих способов помогут вам избавиться от осадки фундамента.
Расчет осадки основания. Общие положения
Проектирование основания следует выполнять на основе существующих нормативных документов в частности СНиП 2.02.01-83* «Основания зданий и сооружений» или СП 50-101-2004 «Проектирование и устройство оснований и фундаментов зданий и сооружений». Ниже мы рассмотрим, на основании каких положений можно определить осадку основания.
При этом существенного изменения структуры грунтов не происходит и потому такую деформацию можно условно считать упругой. Это означает, что давление на основание (нагрузка от фундамента) должно быть меньше расчетного сопротивления грунта.
Если давление на грунт будет больше расчетного сопротивления грунта, то деформация грунтов будет уже пластической, т.е. не восстанавливаемой со временем даже после снятия нагрузки (например, сноса здания) и приведет к существенному изменению структуры грунтов (как минимум тех, которые находятся ближе всего к подошве фундамента). Такая деформация называется просадкой и будет она значительно больше чем осадка, вот только рассчитать просадку из-за пластической деформации даже приблизительно не возьмется никто (просадка при замачивании просадочных грунтов и по другим возможным причинам, здесь не рассматривается).
Методы уплотнения грунтов перед началом строительства здесь также не рассматриваются. Тем не менее уплотнение грунта перед началом устройства фундамента позволит уменьшить итоговую осадку основания, определить которую мы и собираемся.
Основные положения, принимаемые при расчете осадки основания:
Теоретически для расчета осадки основания достаточно просто знать закон Гука, согласно которому
σ = ЕΔh/h или Δh = σh/E (391.1)
Примечание: нормальные напряжения при рассмотрении оснований часто называются вертикальными нормальными, а потом и просто вертикальными. Сути дела это не меняет, однако позволяет лучше представить направление действия напряжений.
При расчете осадки основания используется модель линейно деформируемого полупространства под подошвой фундамента.
Примечание: в СНиПе 2.02.01-83 нагрузка на основание обозначается литерой р, в теоретической механике нагрузка чаще обозначается литерой q и мне такое обозначение ближе. Впрочем принципиального значения это не имеет.
Помимо давления от фундамента на нижележащие слои грунтов давят вышележащие слои грунтов. Это давление обозначается как σγ и определяется, как вертикальное напряжение от собственного веса грунта. Предполагается, что вертикальное напряжение от собственного веса грунта прямо пропорционально рассматриваемой глубине и объемному весу грунта
σγ = γh
Так как по мере заглубления вертикальные напряжения от фундамента уменьшаются, а от вышележащих слоев грунта увеличиваются, то соответственно и деформации, вызываемые этими напряжениями, изменяются. Т.е. чем глубже, тем меньше будет влияние нагрузки от фундамента на осадку основания, к тому же на больших глубинах основание и так уже осело под постоянно действующей нагрузкой от вышележащих грунтов, конечно в том случае, если эти грунты находятся в таком состоянии достаточно давно, желательно тысячи или даже миллионы лет. Таким образом нет необходимости рассматривать толщу грунтов бесконечно большой высоты. Нижняя граница сжимаемой толщи принимается на глубине z = Hc, где выполняется условие σzq = 0.2σzγ (см. рис. 391.1).
Примечание: если нижняя граница сжимаемой толщи находится в грунте с модулем деформации Е 2 ) или такой слой залегает непосредственно ниже определенной глубины z = Hc, то нижняя граница сжимаемого слоя определяется, исходя из условия σzq = 0.1σzγ.
При этом изменение значения вертикальных напряжений в зависимости от глубины принимается согласно следующей расчетной схеме:
Рисунок 391.1 Схема распределения вертикальных напряжений в линейно-деформируемом полупространстве
d и dn глубина заложения фундамента соответственно от уровня планировки и от поверхности природного рельефа;
Так как на значение дополнительного вертикального напряжения кроме рассматриваемой в п.3 глубины также влияет ширина фундамента и рассматриваемая точка подошвы фундамента, то значение нагрузки от фундамента на рассматриваемой глубине z рекомендуется определять по следующим формулам:
σ zq = aq o (391.2.1)
Таблица 391.1
Примечания к таблице 391.1:
2. Для фундаментов, имеющих подошву в форме правильного многоугольника с площадью F, значения a принимаются как для круглых фундаментов радиусом r = √ F/п .
3. Для промежуточных значений x и η коэффициент a определяется по интерполяции.
Согласно вышеизложенному определение значения дополнительного вертикального напряжения в начале и конце рассматриваемого слоя грунта не представляет большой проблемы и в итоге определение осадки s выполняется методом послойного суммирования по следующей формуле:
(391.3)
Чтобы определить высоту сжимаемого слоя грунта Нс, как правило составляется таблица, в которую вносятся значения дополнительного вертикального напряжения и напряжения от собственного веса грунта в начале и в конце рассматриваемого слоя (пример составления подобной таблицы приводится отдельно).
Суммарная осадка, определенная по формуле 391.3, не должна превышать предельных значений, приведенных в таблице 391.2, т.е s ≤ šu:
Таблица 391.2
Вот в принципе и все основные положения, принимаемые при расчете осадки основания (и соответственно фундамента дома). Пример практического использования этих достаточно абстрактных формул и положений приводится отдельно.
Доступ к полной версии этой статьи и всех остальных статей на данном сайте стоит всего 30 рублей. После успешного завершения перевода откроется страница с благодарностью, адресом электронной почты и продолжением статьи. Если вы хотите задать вопрос по расчету конструкций, пожалуйста, воспользуйтесь этим адресом. Зараннее большое спасибо.)). Если страница не открылась, то скорее всего вы осуществили перевод с другого Яндекс-кошелька, но в любом случае волноваться не надо. Главное, при оформлении перевода точно указать свой e-mail и я обязательно с вами свяжусь. К тому же вы всегда можете добавить свой комментарий. Больше подробностей в статье «Записаться на прием к доктору»
Для терминалов номер Яндекс Кошелька 410012390761783
Номер карты Ymoney 4048 4150 0452 9638 SERGEI GUTOV
hi и Еi- соответственно толщина и модуль ДЕФОРМАЦИИ i-го слоя грунта;
Все верно, модуль деформации. Тем не менее, смысл я думаю, был и так понятен.
А если я рассчитываю одноэтажный дом 10х10, то какая у меня средняя осадка?
Это зависит от нагрузки на основание и физико-механических характеристик основания. В целом для одноэтажного дома осадка должна быть относительно небольшой.
Примечание: Возможно ваш вопрос, особенно если он касается расчета конструкций, так и не появится в общем списке или останется без ответа, даже если вы задатите его 20 раз подряд. Почему, достаточно подробно объясняется в статье «Записаться на прием к доктору» (ссылка в шапке сайта).