|
ФУНДАМЕНТЫ
Фундамент - подземная часть сооружения, расположенная ниже поверхности земли, воспринимающая нагрузку от надземной части и передающая ее на грунт. Массив грунта, на котором возводят сооружение, называется основанием, поверхность опирания фундамента на основание - его подошвой, а расстояние от поверхности земли до подошвы - глубиной заложения фундамента.
Устойчивость любого сооружения во многом определяется его основанием. Оно может быть естественным — ни чем не укрепленный грунт, но чаще всего грунт на участке под строительство даже малоэтажного дома необходимо укреплять. Необходимые меры по искусственному усилению грунта принимаются в зависимости от его вида и однородности, а также от уровня грунтовых вод.
Несущая способность основания определяется величиной нагрузки, при которой получается осадка, приемлемая по величине и равномерности для данного сооружения. Величина этой нагрузки, отнесенная к единице основания, называется допускаемым давлением на грунт. Для равномерной передачи грунту нагрузки от строения сооружают фундамент, расположенный ниже поверхности земли.
Под нагрузкой и под влиянием изменения температуры происходит деформация грунта. Сжимаемость грунтов превышает сжимаемость камня, кирпича, бетона, железобетона в сотни и даже тысячи раз. При этом деформации грунтов развиваются и во времени, продолжаются они и после прекращения увеличения величины нагрузки. Выдавливание воды и перемещение минеральных частиц в грунте под нагрузкой происходит продолжительное время.
В то же время при промерзании вода, заключенная в порах грунта, расширяется и выпучивает грунт кверху. Предельная глубина, на которой проявляется это явление, называется глубиной промерзания. Величина ее зависит от климатических условий данного региона и вида грунтов (табл.1). В глинистых грунтах пучение проявляется особенно сильно, так как вследствие их малой водопроницаемости вода при замерзании не находит выхода. Пучение происходит в грунтах неравномерно, и его силы могут действовать в различных направлениях. В песчаных грунтах пучение намного меньше, а в крупнозернистых песках совсем незначительно. Поэтому основание сооружения должно быть заложено ниже глубины промерзания: в песчаных грунтах на 0,10 м, а в глинистых — на 0,25 м. В скалистых грунтах пучение совсем не проявляется, и фундамент можно закладывать прямо на поверхности. В грунтах из гравия и обломов камня фундамент также можно закладывать независимо от глубины промерзания, но не менее 50 см от поверхности.
При мощности слоя более 2,0 м для сухих гравелистых и крупнозернистых песчаных грунтов, не задерживающих воду, глубина заложения фундамента может быть меньше глубины промерзания, но для фундаментов наружных стен каменных зданий она должна быть не менее 1,0 м, а для деревянных — не менее 0,5 м.
Минимальная глубина заложения внутренних фундаментов, защищенных от промерзания в течение строительства и эксплуатации независимо от глубины промерзания, может приниматься в 0,5 м.
Большое влияние на структуру, физическое состояние и податливость грунтов оказывают грунтовые воды. Уровень грунтовых вод непостоянен. Наиболее высокое стояние их бывает весной, наиболее низкое — зимой и летом. Вблизи открытых водоемов (река, канал, озеро и т.д.) колебание уровня грунтовых вод обычно связано с колебанием уровня воды в водоеме.
Изменение уровня грунтовых вод может резко понизить прочность основания и вызвать серьезные деформации сооружения, особенно возведенного на мелких и пылеватых рыхлых песках, которые под давлением текут вместе с водой. Такие грунты называются плывунами. Наглядным признаком ненадежности грунтов является наличие в них крупных пор в виде вертикальных трубочек. При насыщении водой такие грунты теряют связность и под нагрузкой дают значительную и неравномерную осадку.
Необходимо очень тщательно изучать состав грунта и определять мероприятия, устраняющие возможность разрушения конструкций дома. В идеальном случае до начала строительства необходимо провести работы по определению геологического строения участка, характер расположения и мощность пластов грунта, положение уровня грунтовых вод. Для этого не менее чем в трех точках по контуру здания и по осям здания проводят разведку грунтов бурением скважин или щурфованием (выкапыванием глубоких колодцев), лабораторные исследования грунтов с испытанием статической нагрузкой и анализом образцов. Образцы грунтов рекомендуется отбирать не реже чем через каждые 0,5 м, но обязательно при каждом изменении пласта.
На основе этих исследований составляют чертежи вертикальных разрезов участка, вычерчиванием в масштабе колонки скважин или шурфов с указанием по высоте границ однородных грунтов. Пространственное представление (современным языком – трехмерное) о геологическом строении участка -это материал для определения несущей способности основания будущей застройки. По условиям напластования и мощности естественные основания можно разделить на однородные грунты, слоистые с согласным залеганием, расположение слоев близко к горизонтальному и несогласное залегание грунтов, пласты имеют большой наклон, вклиниваются в другие пласты.
Зона действия нагрузки от фундамента на сжимаемые грунты распространяется на глубину, превышающую ширину фундамента.
Под фундаментом образуется уплотненное ядро грунта, при осадке которого происходит расклинивание окружающего грунта и его перемещение по направлению наименьшего сопротивления – в сторону и вверх. Для фундаментов, расположенных на поверхности или мелкозаглубленных, может наблюдаться даже выпирание грунта из-под фундамента. При нагрузке приложенной не по центру может произойти и смещение, и поворот фундамента с перекосом всего здания.
Малосжимаемые грунты с однородным либо слоистым основанием с согласно залегающими пластами являются наиболее надежными, под равномерно распределенной нагрузкой они обеспечивают и равномерную осадку, не представляющую опасности. Для грунтов с несогласным залеганием пластов необходимо проведение дополнительных исследований, это особенно касается торфяных грунтов и рыхлых песков. Если грунт под сооружением разнородный или разные части дома передают на грунт разную нагрузку, то осадка его будет неравномерной, что может повлечь за собой деформацию здания, вплоть до разрушения. Выход на поверхность участка скального массива, если он окажется лишь под частью здания, может привести к появлению перекоса в конструкциях дома из-за осадки других его частей. Полностью избежать осадки даже легких деревянных домов невозможно, главное не допускать ее неравномерности.
Если конструкционными методами обеспечить равномерную осадку не удается, то необходимо обеспечить возможность осадки одной части здания независимо от другой, например, печи или камина.
Хотя для малоэтажных деревянных домов в ряде случаев бывает достаточно учесть имеющийся опыт строительства и эксплуатации аналогичных домов в местных условиях, подробное изучение геологического строения может позволить сэкономить на возведении фундаментов суммы, значительно превышающие стоимость работ по исследованию грунтов. Необходимо учесть, что стоимость возведения фундаментов составляет приблизительно 15-20% стоимости дома, а исправление допущенных ошибок при устройстве фундаментов может стоить дороже сооружения всего дома.
В любом случае желательно оценить прочность основания, постоянство свойств грунтов на участке строительства достаточно простыми способами. Например, испытание ударом тяжелого груза (например, чугунной отливкой) по выровненному дну котлована.
Или испытание пробной нагрузкой, в 1,5 - 2 раза превышающей проектные нагрузки для квадратного штампа со стороной 50-100 см, оставленной на 3-5 месяца с регулярным измерением осадки грунта.
Норма - если осадка будет незначительной (2-3 см) и только в первый месяц.
Другой проблемой, не менее важной чем оценка свойств грунтов на участке застройки и выбор глубины залегания фундамента, является требование обеспечить устойчивость на опрокидывание и скольжение в плоскости подошвы. Для малоэтажных зданий условие устойчивости имеет первоочередное значение в силу их относительно малого веса, но именно устойчивости строений в современных нормативных документах практически не уделяется должного внимания. Для большинства проектов малоэтажных домов основным критерием надежности фундаментов считается величина давления в плоскости подошвы в зависимости от расчетного сопротивления грунта основания. Но эта величина весьма условна и подвержена изменению вместе с физическим состоянием грунтов даже во время эксплуатации здания в зависимости от множества внешних факторов. Равномерная осадка под отдельными крупными зданиями регистрируется в течение более 100 лет, без какого-либо ущерба его конструкциям. Для равномерной осадки здания необходимо обеспечить равномерное распределение давление по всей площади фундамента. Это можно достигнуть, только выполняя главное условие устойчивости, – совпадение приложения нагрузки от веса здания в центре тяжести подошвы фундамента, избегая эксцентриситета в направлении действия равнодействующей силы от центра тяжести, т.е. момент действия нагрузок должен стремиться к нулю. Общеизвестны слова Архимеда – "дайте мне точку опоры и я сдвину землю", они выражают правило, что на устойчивость объекта в большей мере влияет не сама абсолютная величина силы, а момент силы - произведение ее величины на расстояние от точки ее приложения до центра тяжести.
Крены всего сооружения или отдельного фундамента могут возникнуть либо при внецентренно приложенной нагрузке по подошве фундамента, либо центрально нагруженном фундаменте сооружения на слоистом основании с выклинивающими слоями.
Необходимо учитывать и тот факт, что фундаменты внутренних стен, как правило, передают на грунт давление в два раза большее в сравнении с фундаментами под наружные стены, даже если площади их подошв будут одинаковыми. Нагрузка на несущую внутреннюю стену от перекрытий происходит с двух сторон, в то время как на наружные стены только с одной стороны, при этом внутренние стены (соответственно и фундаменты под них) имеют толщину меньшую чем наружные.
Для выравнивания нагрузок на грунт от здания эффективным может оказаться фундамент в виде сплошной плиты. Прежде такие фундаменты применялись под небольшими в плане, высокими сооружениями из каменной кладки (трубы, башни и т.п.). В настоящее время при слабых грунтах сплошные плиты экономически целесообразно применяют для малоэтажных и даже многоэтажных зданий с произвольным расположением колонн и стен. Плита должна быть запроектирована так, чтобы осадка под всем сооружением была равномерной: для этого центр тяжести плиты должен совпадать с равнодействующей веса здания. Это правило должно соблюдаться и для общего фундамента других видов - ленточных и столбчатых. Но практически ни в одном проекте центр тяжести подошвы фундамента и место действия равнодействующей веса здания не определены, хотя современная компьютерная техника и программы проектирования позволяют это делать без проблем.
Инженерные изыскания для строительства должны проводиться в соответствии с требованиями нормативных документов на изыскания и исследования строительных свойств грунтов. Их результаты должны содержать данные, необходимые для обоснованного выбора типа основания, глубины заложения и размеров фундаментов, габаритов и несущих конструкций подземного сооружения.
Воплощение проекта в реальный объект должно начинаться с проведения производства разбивочных работ на строительной площадке. Для перенесения проекта в натуру сначала производится разбивка основных (габаритных) осей здания, затем разбивка его промежуточных осей.
По указанным в разбивочном чертеже линейным и угловым привязочным размерам (от геодезической опоры, установленных габаритов участка) производят выноску наиболее длинной стороны здания. Затем определяют вершины углов здания и их стороны.
После переноса габаритных осей на участок, в места, доступные в процессе всего строительства (за пределы разработки котлована и траншей), выносят створные точки, в которые забивают металлические штыри или деревянные столбики. Разбивку промежуточных осей производят устройством строительной обноски здания, для чего по его периметру, параллельно наружным стенам на некотором расстоянии от линии котлована, вбивают столбики и закрепляют на них доски по уровню строго горизонтально. На верхней остроганной кромке досок размечают положение всех осей фундаментов, столбов, стен и т.п., забивая в этих местах гвозди или делая достаточно глубокие насечки, по которым затем натягивают проволоку. Для определения горизонтального уровня целесообразно использовать водяным уровнем. Простейшей конструкцией такого уровня является поливочный шланг с двумя стеклянными трубками на его концах, заполненный подкрашенной водой. Разбивка осей зданий большой протяженности производится геодезическими инструментами. После разбивки осей здания обязательно выполняют контрольные измерения с составлением схемы, где их фактическое положение. При нанесении промежуточных осей все измерения делают по обноске и делают на ней отметки, на которые и следует ориентироваться при проведении строительных работ. Погрешности в разбивке осей здания необходимо устранить. Для уже смонтированных сборных фундаментов допускаемые отклонения поверхностей и углов здания в фундаментах от вертикали, а также отклонения рядов кладки на 10 м длины от горизонтали должны составлять не более 10 мм.
Для переноса осей здания на дно котлована в точках пересечения проволок помещают отвес и по нему определяют все точки пересечения осей. Отмеряя от точки пересечения осей в каждую сторону половину ширины основания фундамента (для сборного фундамента — ширина блока-подушки), находят крайние точки фундамента. В эти точки можно вбить металлические штыри (деревянные колышки) и натянуть между ними шнур (выноску), например, на высоте фундаментного блока.
После переноса отметок осей на дно котлована и определения мест укладки элементов фундамента (забивкой колышков) проволоку при необходимости снимают с обноски, чтобы она не мешала его сооружению. Горизонтальность выравнивающего слоя песка или щебня под фундамент проверяют нивелиром или уровнем с трехметровой рейкой. Для небольших зданий качество разбивки можно определить измерением диагоналей, так как в прямоугольнике диагонали равны. Прямые углы проверяют построением треугольника, у которого стороны равны 3,4 и 5 частям, а угол против стороны равной 5 частям будет прямым,в 90о.
Глубину траншей, уровня заложения фундаментов, подземных трубопроводов по длине проверяют ходовыми визирками Т-образной формы, длина которых соответствует высоте превышения уровня обноски от требуемой отметки.
Для разбивки круглых частей сооружения применяется деревянная рейка (вороб), подвижно закрепленная в центре разбиваемой круглой части.
Вороб вращается (опирается) по доскам обноски, установленной по контуру круглой части здания на расстоянии 1-1,5 м от стен. Вороб для разбивки круглых частей можно устроить из столба, установленного в центре окружности, на котором вращается брус с отметками расстояния внутренней и наружной поверхностей стены от центра и подвешенными отвесами. Для удержания бруса строго горизонтально устанавливают подкос.
|
|
Возражения заинтересованных лиц
|
Комментарий редактора
|
|
|
