Как определить допустимые осадки фундаментов: совет специалиста. Осадка фундамента

Расчет осадки фундамента методом послойного суммирования

Разрушение стен дома от неравномерной осадки фундамента

Любое строение со временем подвержено проседанию. Фундамент здания должен осесть в расчётных пределах. Если основание дома опустилось равномерно по всей площади опирания, то расчёт осадки фундамента произведён правильно. В противном случае неравномерное проседание фундамента или свайного поля может привести к деформации несущих конструкций сооружения, что приведёт к повреждению строения. Особенно велик риск неравномерного проседания оснований большой площади опирания, поэтому необходимо точно рассчитать допустимую осадку основания здания.

Осадка фундамента

Неравномерное проседание опорных конструкций зданий и сооружений является следствием допущенных дефектов в строении фундаментов различных видов. Осадка фундамента происходит в течение некоторого времени после окончания строительства объекта. Важно, чтобы осадка основания здания была равномерной и в пределах допустимой нормы.

Существует многочисленные причины, вызывающие неравномерное опускание фундамента вследствие сжатия грунтового основания под подошвой здания. Таковыми являются:

несанкционированная экономия материалов на возведении основания здания;
использование низкоквалифицированного труда;
в результате произведённого самостоятельного расчёта неверно определены глубина заложения фундамента, уровень грунтовых вод толщина промерзания почвы;
отсутствие дренажной системы;
неправильное определение сопротивления грунтового основания приведёт к чрезмерному проседанию основания здания.

На строительстве любого крупного объекта необходимо правильно рассчитать осадку фундамента.

В данной статье основное внимание уделено тому, как правильно сделать расчёт осадки свайного фундамента и ленточного основания здания.

Осадка фундамента

На протяжении глубины грунтового основания почва может быть неоднородна. Слои грунта могут оказаться с различными геологическими характеристиками. Для определения полной и конечной осадки строения применяют метод послойного суммирования.

Суть данного метода заключается в том, что определяют величину деформации слоёв почвы, находящихся в активной зоне воздействия нагрузки от здания. Важно, чтобы полученные данные проседания здания не превышали критических нормативных показателей.

Предельно допустимые нормы осадки фундаментов

Первоначальная просадка нового построенного сооружения (1-я категория технического состояния) на однородном грунтовом основании допустима в пределах 10 – 12 см.

При неоднородном составе грунте допустимое проседание зданий 1 категории без последствий составляет 5 см. Для домов 2 и 3 категории (строения с большим сроком эксплуатации) допустимо проседание не более 2 – 3 см.

Разрушение фундамента вследствие чрезмерной осадки дома

Любое дополнительное опускание здание чревато появлением трещин в основании и в стенах строения. Достаточно опуститься сооружению ещё на 2 см и это сразу отразится на состоянии несущих конструкций.

Расчёт осадки ленточного фундамента

Кроме метода послойного суммирования существуют различные методики определения величины проседания здания. При условиях отдельно стоящего строения с учётом сопротивления грунтового основания и других сил, только использование метода послойного суммирования будет наиболее верным расчётом.

Способ основан на создании эпюр напряжений в многослойной почве по каждой вертикальной оси.

Схемы расчётов по методу сложения усадки слоёв почвы

Определение осадки ленточного фундамента производится с целью, чтобы:

определить величину просадку монолитной ленты с присоединёнными другими основаниями;
выполнить точный расчёт осадки основания здания, возведённого из разных материалов;
определить осадочный характер и физические свойства основания здания, которые связаны с изменением показателя деформации по мере увеличения глубины заложения фундамента.

Данная методика расчета определяет показатели основания по каждому сочетанию вертикальных осей, без учёта угловых переменных, используя периферийные значения и центральный показатель. Сделать это возможно при залегании по периметру основания строения равномерных структурных слоёв почвы.

Схема построения графика напряжений по группам вертикальных осей

Обозначения по СНиП 2.02.01-83:

S — показатель осадки;
zn – средняя величина напряжения вдоль вертикальной оси в слое «n»;
hn, En – толщина сжатия и индекс деформации слоя «n»;
n – удельная масса почвы в «n»;
hn — высота слоя «n»;
b = 0,8 – постоянный коэффициент.

Ширина ленточного монолитного фундамента – 1200 мм (b), глубина заложения составит 1800 мм (d).

Видео «Расчёт сопротивления грунта»:

Пример определения величины осадки ленточного фундамента

Общая нагрузка от веса здания на почву составит 285000 кг•м−1•с−2. По каждому слою отмечают такие значения:

Верхний слой — сухая почва (песок мелкой фракции, с показателями пористости e1 = 0,65; плотностью y1 = 18,70 кН/м³, индексом сжатия Е1 = 14400000 кг•м−1с−2).
Средний слой – мокрый крупный песок с соответствующими показателями: e2= 0,60, γ2 = 19,20 кН/м³; Е2 = 18600000 кг•м−1с−2.
Нижний слой грунта – суглинок с соответствующими значениями: e3 = 0,180; y3 = 18,50 кН/м³; Е3 = 15300000 кг•м−1с−2.

Слои залегания грунта с различными показателями усадки

Результаты исследований грунта взяты в местном геолого-геодезическом управлении. Грунтовые воды на территории застройки находятся на расстоянии от поверхности земли 3800 мм. глубина залегания грунтовых вод такой величины не имеет значения даже для заглубленного фундамента здания. В этом случае воздействие грунтовых вод на осадку здания считают мизерным, то есть практически никаким.

Метод послойного суммирования базируется на исследовании всех эпюр напряжений в грунтовом массиве вдоль вертикальных осей.

Для нанесения графика эпюр и расчета критических нагрузок на грунт производят действия согласно СНиП 2.02.01-83.

В результате получают следующие показатели по каждому слою почвы: S1 = 11,5 мм; S2 = 13,7мм; S3 = 1,6 мм.

Суммарное проседание основания здания составит:

S = S1 + S2 + S3 = 11,5 + 13,7 + 1,6 = 26,8 мм.

Сравнивая полученные результаты с определёнными нормативами СНиП, делают вывод, что величина осадки не превышает предельных норм.

Расчёт осадки свайного основания

Определяют осадки свайного фундамента методом послойного суммирования.

Вид свайного основания здания

Полный расчёт осадки свайного основания выполняется проектной организацией на протяжении от нескольких дней до 2-х недель. Проектировщики пользуются специальными компьютерными программами. Человеку, не имеющему специального образования, сделать это самостоятельно практически невозможно.

Произвести расчёт осадки свайного основания небольшого частного дома можно упрощённым способом, что под силу каждому застройщику.

Используя схемы расположения различных видов свай и расчётных формул, указанных в СП 24.13330.2011, можно определить как величину осадки одиночной сваи, так и степень проседания всего свайного поля.

Применяют различные методики определения величин осадки разных типов фундаментов, в основном, для крупных объектов промышленного и гражданского назначения.

Статьи по теме:

kakfundament.ru

Предотвращение осадок фундаментов: что делать

Общий вид разрушающегося фундамента

Строительство на ненадежных грунтах предполагает определенные трудности в работе. Одним из неприятных явлений, которое приходится учитывать, является осадка фундамента. Часто строители стараются предвидеть подобные проблемы заранее, но порой основание «гуляет» в уже готовом здании. Поэтому стоит рассмотреть, что можно предпринять при строительстве на пучинистом грунте, и какими способами укрепляют основание в готовом здании.

Чем опасно разрушающееся основание

При определении вспученных грунтов строители учитывают следующие параметры. Во-первых, важной частью планировки гаража или более масштабного строительства является глубина промерзания почвы. Во-вторых, для таких почв характерно близкое расположение грунтовых вод. В-третьих, мягкий тип грунта более склонен к различного рода смещениям, чем твердый. Все это определяет тип фундамента и способ его закладки.

Главной ошибкой строителей, связанной с недостаточным изучением местности, будет установка основания дома выше уровня промерзания почвы. Тогда при смене времен года плотность почв будет меняться, замерзая ближе к зиме и оттаивая весной. Этот процесс влияет на плотность грунта. И когда при повышении температуры он начинает размораживаться, происходит его расширение. Активизируется выталкивающая сила, которая без труда поднимет строение весом в несколько десятков тонн.

Схема воздействия сил пучения

Учитывая направление солнечных лучей и ветра, температура не будет единой во всем грунте. Поэтому и сила выталкивания нижней площадки фундамента будет отличаться. Наиболее активно процесс пойдет на южной стороне дома. Неравномерное распределение сил приводит к тому, что одна сторона строения будет выталкиваться из земли более интенсивно, чем остальные. Результатом будет появление трещин, которые приведут к обрушению конструкции.

Для предупреждения данной проблемы строители проводят ряд мероприятий до начала строительства.

Какой фундамент лучше для строительства на пучинистом грунте

Вид плитного фундамента

Перед началом строительства обязательным этапом работы считается исследование местности на предмет рельефа и типа почвы. На основании полученных данных определяется лучший вариант для фундамента. Для вспучиваемых пород рекомендуются следующие типы основания:

Оптимальным вариантом для строительства большого и массивного дома будет плитный фундамент. Его не так легко вытолкнуть. Даже в случае усадки он защитит стены от деформации за счет равномерного распределения нагрузки. Обязательными в этом случае является теплоизоляция, гидроизоляция и оборудование дренажной системы. Обустройство подвала или цокольного этажа требуется вносить в план здания заранее. Минусом варианта является его сравнительно высокая стоимость.

При обустройстве в доме подвала лучшим типом фундамента станет ленточный. Но чтобы зимой основание не поднялось, для заглубленного фундамента необходимо увеличить ширину самой ленты и сделать защитный слой из песка и щебня толщиной не менее 40 см. Для малозаглубленного ленточного фундамента стоит обустроить качественный дренаж, укрепить отмостку и выполнить теплоизоляцию наружной грани конструкции. Толщина подушки из щебня также увеличивается.
Хорошим вариантом для строительства на пучинистых грунтах будет свайно-ростверковый фундамент. Этот вариант не требует теплоизоляции, поскольку он приподнят над землей. Ввиду сравнительного небольшого диаметра винтовых свай силы пучения на них воздействуют по минимуму. Поэтому такое основание не поднимается.
Хотя столбчатый фундамент считается самым бюджетным вариантом в строительстве, его применение на вспучивающей поверхности является потенциально опасным. Поэтому, во-первых, его применяют для сооружения небольших зданий типа гаража. Во-вторых, конструкцию обязательно обеспечивают дренажной системой. В-третьих, столбы вкапывают так, чтобы их основание оказалось ниже уровня промерзания грунта. Для укрепления фундамента применим ростверк.

Структура свайно-ростверкового основания

Учитывая особенности закладки основания, стоит принять верное решение до начала возведения дома, чтобы не вкладывать дополнительные средства в его укрепление по окончании строительства.

Что следует учесть при закладывании основания на пучинистых грунтах

Независимо от выбранного фундамента важными будут следующие принципы:

основание фундамента должно оказаться ниже уровня промерзания почвы, где не пучит;
укрепить гуляющие грунты отчасти можно при помощи подушки из щебня и песка;
за исключением свайного фундамента, важно предусмотреть тепло и гидроизоляцию основания;
при наличии большого количества грунтовых вод стоит оборудовать дренажную систему.

Все эти меры предотвращения осадки фундамента желательно применять в комплексе, тогда должная защита всей конструкции обеспечена.

Что делать при осадке фундамента в готовом каменном доме

Нередко случается, что дом уже стоит, а грунт вспучило так, что по стенам скоро пойдут трещины. Возникает вопрос: что делать? Существует несколько методов укрепить фундамент и цоколь в готовом здании. Важным здесь является материал, использованный в качестве постройки. Если стены дома выполнены из кирпича, можно попробовать следующее:

Первый способ заключается в отведении подземных вод от фундамента. Для этого по периметру готового дома выкапывается дренажная траншея под дренажную систему. Стоит учесть, что её глубина должна оказаться на полметра ниже уровня промерзания. Суть метода заключается в том, что грунт становится более сухим и меньше промерзает зимой.
Второй способ предполагает искусственное уменьшение глубины промерзания. Для этого по периметру здания подсыпают дополнительный слой грунта так, чтобы основание фундамента оказалось на должном уровне. Общий вид здания вследствие данного решения изменяется в лучшую сторону.
Описанный выше метод применяют и другой модификации. Часть грунта заменяют на теплоизоляционный слой, состоящий из смеси керамзита и крупного песка в соотношении 1.5:1. Так, глубина промерзания поднимается до 80 см. Хорошей заменой смеси могут стать пенополистирольные плиты.

Естественным укреплением фундамента в холодное время года становится толстый слой снега. Однако возможность использования такого метода зависит от капризов погоды. Поэтому стоит позаботиться об одном способе защиты дома или гаража или применить несколько методов в комплексе.

Порой можно столкнуться и с другим явлением. Опоры столбчатого фундамента находятся ниже уровня промерзания грунта, но оседание фундамента продолжается. При условии небольшого веса здания и большого количества вкопанных столбиков сила пучения может поднять постройку независимо от глубины основания.

В этом случае лучше сделать следующее: нужно или увеличить вес конструкции или уменьшить количество опор. Для этого часть столбиков стоит выкопать или сломать у них верх. Можно перекрыть крышу более тяжелыми материалами, а лучше использовать сочетать оба способа. Прежде чем начинать подобную процедуру, стоит произвести расчет веса дома или гаража и нагрузки на фундамент.

Выполнив одно или несколько описанных действий, можно защитить строение, предотвратив дальнейший подъём основания.

Как укрепить основание в деревянном строении

Если основная часть дома выполнена из древесины, наряду с применяемыми для кирпичного строения методиками, можно применить и другие варианты решения проблемы.

Например, вместо старого фундамента можно установить столбы, выполненные по ТИСЭ технологии. Сначала нужно разобраться с местоположением прежних опор и состоянием нижнего слоя бревен или венца сооружения. Если он крепкий, новые опоры можно поставить рядом со старыми, но не дальше, чем на метр от них. В зависимости от общего веса конструкции стоит рассчитать количество и расстояние между столбами. Исходя из несущей способности новых опор до 10 тонн, необходимо вкопать их количество, соответствующее массе дома.

Если венец дома слабый, он сможет находиться только на опорах, установленных строго на старом месте, то сначала рядом со старыми столбами нужно сделать временные подпорки. После этого дом поднимают домкратом на 1-2 см. Теперь можно извлекать старые, пришедшие в негодность столбики и менять их на новые. Замену нужно производить по очереди. Тогда если дом вдруг сойдет с временных опор, это не приведет к разрушению конструкции.

В ряде случаев старое основание дома лучше заменить на свайно-ростверковое. В следующем видео подробно рассказывается об этой технологии:Усадка фундамента может быть следствием неправильной конструкции основания дома на пучинистых грунтах. Если не предпринять мер по его укреплению, со временем на стенах появятся трещины, которые поспособствуют разрушению.

При укреплении уже готовой постройки стоит воспользоваться следующими методиками. Во-первых, отвести грунтовые воды от постройки. Во-вторых, поднять уровень промерзания грунта до опор фундамента, а если постройка деревянная, можно поднять её на домкратах и вместо испорченного основания заложить новое. Хотя применение этих способов требует денежных вложений, подобные решения обойдутся дешевле, чем снос и строительство нового жилья.

Статьи по теме:

kakfundament.ru

Расчет осадки фундамента

Метод послойного суммирования рекомендуется СНиПом [7] для расчета осадок фундаментов шириной менее 10 м. величина осадки фундамента определяется по формуле

Графическое оформление расчета осадки показано на рис.4.6, где обозначено: NL - отметка поверхности природного рельефа; FL – отметка подошвы фундамента; WL – отметка уровня подземных вод; ВС – отметка нижней границы сжимаемой толщи; zg–вертикальное (природное) напряжение от собственного веса грунта на глубине z от подошвы фундамента, кПа; – вертикальные дополнительные напряжения от внешней нагрузки на глубинеzот подошвы фундамента, кПа; Нс–глубина сжимаемой толщи.

Основная операция при расчете осадки заключается в построении эпюр zg , zpдо отметки ВС.

Строится эпюра распределения вертикальных напряжений от собственного веса грунта в пределах глубины (4-6) b ниже подошвы фундамента. Вертикальные напряжения от собственного веса грунта zg на границе слоя, расположенного на глубине z, определяют по формуле

Удельный вес грунтов, залегающих ниже уровня подземных (WL), но выше водоупора, должен определяться с учетом взвешивающего действия воды sb (табл. 4.1).

Водоупорами следует считать глины и суглинки твердой и полутвердой консистенции при IL<0,5.

В водоупоре напряжение от собственного веса грунта в любом горизонтальном сечении определяют без учета взвешивающего действия воды.

Далее определяют дополнителное (к природному) вертикальное напряжение в грунте под подошвой фундамента по формуле

Толщу грунта мощностью (4-6)b ниже подошвы фундамента разбивают на слои hi, толщиной не более 0,4 b. Эти слои показывают на рис. 4.6.

Затем строят эпюру распределения дополнительных вертикальных напряжений в грунте по формуле

Вычисления zg иzp для любых горизонтальных сечений производят в табличной форме (табл. 4.10).

По полученным данным zg и zp строят эпюры. Определяют нижнюю границу сжимаемой толщи (ВС). Она находится на горизонтальной плоскости, где соблюдается условие: zp≤ 0,2 zg.

Если найденная нижняя граница сжимаемой толщи находится в слое грунта с модулем деформации Е < 5,0 Мпа или такой слой залегает непосредственно ниже ВС, то нижняя граница определяется из условия

zp≤ 0,1zg.

Границу ВС можно получить графически, построив справа эпюру 0,2 zg. В точке пересечения с эпюрой zp получим границу ВС. Определяется осадка каждого слоя основания по формуле (4.16).

Осадка основания фундамента получается суммированием величины осадки каждого слоя. Она не должна превышает предельно допустимой осадки сооружений, определяемой по [прил. 4, СНиП 2.02.01 – 83*].

В курсовом проекте допускается принят: для отдельно стоящих фундаментов под колонны = 8 см, для ленточных фундаментов под стены= 10 см.

Таблица 4.9

Коэффициент α

=	Прямоугольные фундаменты с отношением сторон =l/b
=	1	1,2	1,4	1,6	1,8	2	2,4	3,2	5	≥10
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
0,0	1,000	1,000	1,000	1,000	1,000	1,000	1,000	1,000	1,000	1,000
0,4	0,960	0,968	0,972	0,974	0,975	0,976	0,976	0,977	0,977	0.977
0,8	0,800	0,830	0,848	0,859	0,866	0,870	0,876	0,079	0,881	0,881
1,2	0,606	0,652	0,682	0,703	0,717	0,727	0,740	0,749	0,754	0,755
1,6	0,449	0,496	0,532	0,558	0,578	0,593	0,612	0,630	0,639	0,642
2,0	0,336	0,379	0,414	0,441	0,463	0,481	0,505	0,529	0,545	0,550
2,4	0,257	0,294	0,325	0,352	0,374	0,392	0,419	0,449	0,470	0,477
2,8	0,201	0,232	0,260	0,284	0,304	0.321	0,350	0,383	0,410	0,420
3,2	0,160	0,187	0,210	0,232	0,251	0,267	0,294	0,329	0,360	0,374
3,6	0,130	0,153	0,173	0,192	0,209	0,224	0,250	0,285	0,320	0,337
4,0	0,108	0,127	0,145	0,161	0,176	0,190	0,214	0,248	0,285	0,306
4,4	0,091	0,107	0,122	0,127	0,160	0,163	0,185	0,218	0,256	0,280
4,8	0,077	0,092	0,105	0,118	0,130	0,141	0,161	0,192	0,230	0,258
5,2	0,066	0,079	0,091	0,102	0,112	0,123	0,141	0,170	0,208	0,239
5,6	0,058	0,069	0,079	0,089	0,099	0,108	0,124	0,152	0,189	0,223
6,0	0,051	0,060	0,070	0,078	0,007	0,095	0,110	0,136	0,172	0,208
6,4	0,045	0,053	0,062	0,070	0,077	0,085	0,098	0,122	0,158	0,196
6,8	0,040	0,048	0,055	0,062	0,069	0,076	0,088	0,110	0,144	0,184
7,2	0,036	0,042	0,049	0,056	0,062	0,068	0,080	0,100	1,133	0,175
7,6	0,032	0,038	0,044	0,050	0,056	0,062	0,072	0,091	-,123	0,166
8,0	0,029	0,035	0,040	0,046	0,051	0,056	0,066	0,084	0,113	0,158
8,4	0,026	0,032	0,037	0,042	0,046	0,051	0,060	0,077	0,105	0,150
8,8	0,024	0,029	0,034	0,038	0,042	0,047	0,055	0.070	0,098	0,144
9,2	0,022	0,026	0,031	0,035	0,039	0,043	0,051	0,065	0,091	0,137
9,6	0,020	0,024	0,028	0,032	0,036	0,040	0,047	0,060	0,085	0,132
10	0,019	0,022	0,026	0,030	0,033	0,037	0,044	0,056	0,079	0,126
11	0,017	0,020	0,023	0,027	0,029	0,033	0,040	0,050	0,071	0,114
12	0,015	0,018	0,020	0,024	0,026	0,028	0,034	0,044	0,060	0,104

Таблица 4.10

Расчет осадки основания фундамента

Номер расчетного слоя

Глубина подошвы расчетного слоя от подошвы фундамента zi , см

Толщина слоя hi , см

Расчетный удельный вес грунта , кН/м3

Природное давление zg на глубине zi, кНа

Коэффициент

𝜉 =

Коэффициент i

Дополнительное давление zgна глубине

zi, кПа

Среднее дополнительное давление в слое крср кПа

Модуль деформации грунта Еi , кПа

Осадка слоя Si ,см

studfiles.net

Чем опасна осадка фундамента, и как можно избежать проседания здания

Осадка фундамента – это вертикальное смещение основания, являющееся результатом деформации слоя грунта, расположенного под подошвой. Существует достаточное количество причин влияющих на возникновение осадочного процесса. Но одной из самых распространенных является экономия материала при строительстве здания и неправильная организация работ.

Лопнул фундамент дома

Причины осадки основания

Просадка фундамента может быть результатом неверных расчетов глубины закладывания фундамента в почве. Фундамент, уложенный выше предельно допустимой нормы – серьезная ошибка, практически не поддающаяся исправлению.

Большое количество грунтовых вод, протекающих в зоне строительства, также может стать причиной осадки. Но эта проблема устраняется методом сооружения дренажной системы, которая монтируется в самом начале возведения дома. Трудности в исполнении и лишнее расходование средств может повлечь устройство дренажа с уже построенным зданием. Хотя в этом случае, хорошим вариантом может стать посадка деревьев по периметру основания, они будут поглощать лишнюю влагу.

Дефекты фундамента

Часто дефекты фундамента связанные со временем эксплуатации здания. Но обычно причиной осадочных процессов является халатное отношение к выбору строительного материала, используемого при возведении дома. Подобные недостатки исправляются только во время проведения капитально ремонта, и то если повезет. Гарантированное исправление фундамента можно получить только при его полной замене. Но сделать это можно только при наличии специальной дорогостоящей техники.

Нагрузка, оказываемая надстроенными этажами на фундамент, часто вызывает просадку основания. Чтобы исправить дефект можно попытаться насытить почву под домом и рядом с ним цементным молоком, которое изготавливается путем добавления в воду нескольких горстей цемента.

Способы расчета осадки

Рассчитать допустимые осадки фундаментов можно несколькими способами. Наиболее точным из них является суммирование осадок отдельных слоев , для каждого из которых необходимо вычислить собственное значение степени деформации. Метод суммирования отдельных осадок великолепно подходит для исследования различных осадок.

Важно знать! Определение осадки фундамента нуждается в рассмотрении всех слоев расположенных в активной зоне, то есть в пределах определенной толщи грунта. Изменения, которые происходят ниже этого уровня, исключаются при проведении вычислений.

Расчет

Максимальная осадка фундамента рассчитывается также методом нахождения эквивалентных слоев, позволяющих вычислить осадку при учете ограниченного бокового расширения. Что такое эквивалентный слой? Это толщина грунта, дающая осадку равную по значению осадке фундамента, имеющего определенные размеры при нагрузке обладающей такой же интенсивностью. Осадка эквивалентного грунта происходит при условии невозможного бокового расширения, то есть вся поверхность несет одинаковую нагрузку.

Предельно допустимая величина осадки

Предельные средние осадки различаются для каждого типа строения. Например, предельная средняя осадка кирпичного здания по ГОСТ составляет около 12 см. Но следует помнить, что на сегодня не существует нормативных величин, по которым можно установить предельно допустимые осадки фундаментов. По строительным нормам не существует различия между первоначальной осадкой, приобретенной во время строительства и дополнительным проседанием основания.

Согласно установленным стандартам предельно допустимая осадка домов первой категории (технического состояния) равна 5 см. Вторая и третья категория – это уже измененные основания, уровень деформации которых дошел до 2 или 3 см.

Важно знать! Здания из кирпича, имеющие 1 и 2 категорию технического состояния, могут понести серьезные повреждения в виде сквозных вертикальных трещин при локальной дополнительной осадке 5 см.

Сдвиг сборных плит перекрытий при таком оседании близок к предельному значению. Для проведения капитального ремонта потребуется выселение жителей, выборочное усиление конструкции, полное восстановление декора, как внутри здания, так и снаружи.

Осадка 2 и 3 см требует несколько меньшего ремонта. Исходя из этого, возникает вопрос, является ли допустимой осадка 2-5 см? Если критерием предельной нормы считать исключение обрушения конструкции, то допустима. Но если критерием будет являться отсутствие емких повреждений, требующих ремонта, то такое значение нельзя считать предельно допустимым.

Предотвращение проблемы

Предотвратить проседание фундамента здания можно, если предпринимать некоторые действия.

Необходимо в первую очередь обеспечить основанию правильную грамотную защиту от воздействия сырости и влаги. Это можно сделать, изолировав фундамент от взаимодействия с водой при помощи различных водонепроницаемых материалов. Самыми практичными, доступными и дешевыми материалами, которые обладают таким свойством, являются битум и рубероид.
Можно изолировать основание от контакта с водой, используя высококачественные гидроизолирующие материалы. Например, жидкое стекло и цемент.
Устройство вентиляционной системы позволит влаге самостоятельно испаряться со стен основания и подвального помещения. В этом случае поможет оборудование дополнительных отдушин, изготовленных в полном соответствии с технологией устройства вентиляционных систем.

Предотвратить осадку фундамент позволит монтаж отмостков, выполненных под углом к основанию. Конструкции изготавливаются из бетона или асфальтового покрытия. Устройство системы слива влаги с крыши также будет способствовать сохранению фундамента в надлежащем виде.

Коэффициент просадки фундамента прямо пропорционален величине глубины промерзания почвы в месте застройки. Поэтому тщательно разработанный проект основания позволит избежать всех проблем, связанных с осадкой здания.

Статья была полезной? Оцени и поделись ей в соц. сетях:

Loading ...

Советуем почитать по теме:

fundamentsovet.ru

Расчет осадки фундамента методом послойного суммирования

Расчетная схема примера определения осадки фундамента методом послойного суммирования

На данный момент существует большое количество различных расчетов нагрузок на фундаменты, на основании которых затем подбирается тип строительных материалов, размеры подошвы основания и прочие данные.

Метод послойного суммирования используется в тех случаях, когда нужно рассчитать осадку отдельно стоячего фундамента с учетом влияния внешних факторов и дополнительных грунтовых влияний.

Применение метода

Методом послойного суммирования рекомендуется пользоваться, если нужно определить не только основные факторы осадок, но и вторичные или дополнительные, возникающие только в конкретных ситуациях.

Расчет позволяет:

Определить осадку отдельно стоячего фундамента или комплекта оснований, расположенных недалеко друг от друга или с ними состыкованных.
Используется при расчетах оснований, сделанных из неоднородных материалов. Такие параметры отображаются в изменениях модуля деформации с возрастанием глубины залегания.
Как правило, метод дает возможность рассчитать осадку сразу по нескольким вертикалям, причем тут можно опускать параметры угловых переменных, а использовать центральные или периферийные параметры. Но это возможно сделать только при условии, если фундамент имеет слои по всему своему периметру, их толщина и структура одинаковые.

Такие осадки часто возникают от соседних фундаментов, ведь с ростом нагрузки на площадку неизбежно возникают просадки почвы, особенно при использовании мощных тяжелых конструкций. Но тут часто проектировщики сталкиваются с проблемой именно создания этюдов осадок, ведь нужно четко определить по оси вертикали именно те силы, которые возникли от воздействия соседних оснований.

Порой сделать это очень сложно и приходится использовать эмпирические формулы. Тогда точки напряжения часто находят по методу угловых точек, и полученные результаты в некоторых случаях принимаются как оптимальные для данного слоистого фундамента.

Почему так важно рассчитывать осадку фундамента?

Наглядный пример осадки дома методом послойного суммирования под влиянием давления в фундаменте

Некоторые фундаменты отличаются слабой прочностью на изгиб и деформацию за счет больших линейных размеров и небольшой продольной толщины. Как правило, метод послойного суммирования часто используют для расчетов ленточных фундаментов, ведь они не могут обеспечить максимально высокую нагрузку на единицу площади грунта, поэтому и осадка может возникать практически в любом месте вполне спонтанно.

Все расчеты, формулы и рекомендации подробно указаны в СНиП 2.02.01-83. Чтобы более подробно разобраться в методе, нужно попробовать рассчитать осадку ленточного фундамента на реальном примере.

Расчет осадки ленточного фундамента

Расчетная схема методом послойного суммирования осадки ленточного фундамента

Для примера можно взять ленточный фундамент, который имеет ширину 120 см (b ) и глубину залегания 180 см (d). Он устроен на трех слоях грунта. Общее давление под подошвой на почву составляет 285 кПа.

Каждый слой грунта имеет следующие показатели:

Маловлажный грунт средней плотности и пористости, основной компонент – мелкозернистый песок, пористость е1= 0,65, плотность γ1 = 18,7 кН/м³, степень деформации Е1 = 14,4 МПа.
Второй слой более тонкий, состоит из крупнозернистого, насыщенного влагой песка. Его показатели, соответственно, составляют: е2 = 0,60, γ2 = 19,2 кН/м³ и Е2 = 18,6 МПа.
Следующий слой – суглинок, параметры JL = 0,18, γ3 = 18,5 кН/м³ и Е3 = 15,3 МПа.

По данным геодезической службы и топографической разведки, грунтовые воды в расчетном регионе расположены на глубине 3,8 метра, поэтому их влияние на основание можно считать практически нулевым.

Итак, учитывая, что метод послойного суммирования – это создание нескольких графических этюдов вертикального напряжения в грунтах, тогда пора их создать для расчета допустимой нагрузки на почву.

На поверхности земли σzg = 0, а вот на глубине 1,8 метра (уровень подошвы), σzg 0 = γ1d = 18,7Κ·1,8 = 33,66 кПа.

Теперь нужно рассчитать ординаты эпюры вертикального напряжения на стыках нескольких грунтовых слоев:

σzg 1 = σzg 0+ (h2-d) = 33,66 + (2,8 · 1,8)18,7 = 52,36 кПа и σzg 2 = σzg 1 + γsbh3 = 52,36 + 10,38 • 4,2 = 95,94 кПа.

Также стоит учесть, что второй слой грунта насыщен водой, поэтому тут не обойтись без расчета допустимого давления столба воды:

formula

Ysb2 = (Ys2-Yw)/(1 + e2) = (26.6 -10.0)/(+0.60 1) = 10, 38kPa

Теперь внимание. В примере четко указано, что третий слой грунта принимает на себя не только давление двух верхних слоев, но и столба воды, поэтому этими параметрами пренебрегать нельзя. Таким образом, напряжение по подошве фундамента будет рассчитано по формуле:

formula2

Дополнительное давление под подошвой:

raschet-osadki-fundamenta-metodom-poslojnogo-summirovaniya-10

Далее все параметры этюдов напряжения нужно выбирать с расчетных таблиц СНиПа. В итоге получается, что осадка S1 первого слоя песка будет составлять:

raschet-osadki-fundamenta-metodom-poslojnogo-summirovaniya-11

Осадка более крупного песка:

raschet-osadki-fundamenta-metodom-poslojnogo-summirovaniya-12

Суглинка:

S3 = 0,8/ 15300(50 х 37,5+30 х 33,0) = 0,15 см

Полная осадка фундамента, посчитанная методом послойного суммирования, будет составлять:

S = S1 + S2 + S3 = 1,16 + 1,38 + 0,15 = 2,69 см

По параметрам, указанным в СНиП 2.02.01—83* для сооружений, возведенных на ленточных фундаментах с учетом указанных типов грунтов, параметр усадки соответствует норме.

Преимущества метода послойного суммирования

Необходимость расчета осадки фундамента методом послойного суммирования

Благодаря методу, можно посчитать усадку практически любого типа основания, независимо от структуры и размеров.
Можно использовать параметры множества слоев грунта, а также учесть уровень расположения грунтовых вод.
Подходит для расчета линейных и монолитных оснований.
Также можно использовать несущие параметры напряжения скальных пород, на которых установлена подошва основания.
Можно использовать не только метод угловых точек. Расчет допустим при использовании любых вертикальных разрезов.

Среди недостатков стоит отметить сложность в расчетах, сделать их может только профессиональный строитель. Также этот метод сложен по времени, поэтому его используют при расчетах оснований для больших массивных зданий с глубоким залеганием подошвы. Для небольших частных домов метод не практикуется.

fundamentclub.ru

Влияние размеров фундамента на осадку основания

Осадка основания при одном и том же давлении ро по подошве фундамента зависит от его заглубления в грунт и размеров в плане.

На рис. 4.3 показаны три фундамента, различающиеся шириной и заглублением в грунт, и для каждого из них построены эпюры рg, 0,2 pg и дополнительных давлений р. Значения ро для всех фундаментов одинаковы. Точка пересечения кривой, ограничивающей эпюру р для каждого фундамента, с прямой, ограничивающей эпюру 0,2 pg, определяет положение нижней границы активной зоны, грунта. Размеры da активных зон для всех трех фундаментов различны.

Сопоставим фундаменты, различающиеся глубиной заложения подошвы. Из рис. 4.3, а и б видно, что с увеличением этой глубины дополнительные давления р (на одинаковом расстоянии z от подошвы) и размер da активной зоны грунта уменьшаются. Следовательно, осадка основания с увеличением глубины заложения подошвы фундамента уменьшается.

Сопоставим теперь фундаменты, отличающиеся шириной подошвы. Из рис. 4.3, а и в видно, что с увеличением этой ширины дополнительные давления р и размер da активной зоны грунта увеличиваются. Следовательно, осадка основания с увеличением размеров подошвы фундамента возрастает.

Рис. 4.3. Зависимость размера активной зоны от ширины фундамента и его заглубления а — фундамент шириной b и глубиной заложения d; б — фундамент шириной b и глубиной заложения 2d; в — фундамент шириной 2b и глубиной заложения d

§ 25. Рост осадки во времени

Полную осадку основания можно разделить на две части: строительную и эксплуатационную. Строительной называют осадку, которая происходит в период строительства сооружения. Она, как правило, не является опасной, так как имеется возможность измерить ее и принять меры, если это требуется, к ликвидации ее последствий. Эксплуатационной называют осадку, которая проявляется после окончания строительства сооружения; такая осадка часто представляет опасность для нормальной эксплуатации сооружения, а иногда даже и для его сохранности.

Осадка основания вызывается уплотнением грунта под нагрузкой; при этом объем пор в грунте уменьшается, а содержащаяся в них несвязанная вода отжимается. В крупнообломочных и песчаных грунтах, обладающих высокими коэффициентами фильтрации, отжатие несвязанной воды протекает сравнительно быстро, поэтому осадка песчаных оснований стабилизируется еще в процессе строительства сооружений. В глинистых грунтах процесс стабилизации осадки может протекать в течение многих лет, а иногда и десятилетий.

Разработан способ определения процента консолидации, т. е. той части полной осадки основания, которая проявится через заданный промежуток времени после приложения нагрузки. Этот способ позволяет после вычисления полной осадки рассчитать ее строительную и эксплуатационную части. Однако таких расчетов в практике проектирования, как правило, не производят, ориентировочно принимая, что к концу строительства сооружения осадка фундаментов на песчаных грунтах, а также на глинистых грунтах, находящихся в твердом состоянии, полностью стабилизируется, а осадка фундаментов на глинистых грунтах, находящихся в пластичном состоянии, составляет 50% полной.

1. Какие различают виды деформаций основания?

2. Какие существуют методы расчета осадок?

3. Как определить конечную осадку основания?

4. В чем состоит сущность метода послойного суммирования при определении конечной осадки основания?

5. Какую толщину расчетных слоев грунта принимают при определении конечной осадки основания методом послойного суммирования?

6. Как влияют размеры фундамента на осадку основания?

7. Как изменяется осадка во времени?

www.stroitelstvo-new.ru

Расчет осадки фундамента методом послойного суммирования

Расчеты фундаментов методом послойного суммирования реализуются при вычислении осадки фундамента с ограниченной геометрией. Особенности метода: Если габариты основания объекта намного больше мощности грунта, сжимающегося под давлением фундамента, то сжатие грунта считается протекающим без боковых сил расширения на фундамент. Кроме послойного суммирования, осадка фундамента может рассчитываться несколькими способами, но, если необходимо сделать расчет осадки основания отдельно смонтированного и учесть воздействие влияние грунта и других внешних сил, то расчет осадки фундамента методом послойного суммирования представляется самым точным.

Несколько схем расчета по методике суммирования усадки слоев грунта

Правильное применение

Точность расчетов заключается в том, что определяются не только основополагающие параметры осадок грунта, но и вторичные факторы, могущие возникать в конкретных сооружениях согласно расчетному напряжению.

Точный расчет осадки фундамента проводится для того, чтобы:

Вычислить осадку отдельной основы или группы находящихся рядом фундаментов, а также присоединенных к ним оснований;
Произвести точные расчеты осадки фундамента, построенного их разнородных стройматериалов. Значения осадочных свойств и физических параметров фундамента изменяются с изменением модуля деформации по мере увеличения заглубления основания;
Методика расчета осадок фундаментов помогает точно вычислить осадочные параметры основания по группе вертикальных осей, при этом значения угловых переменных можно не учитывать, а пользоваться периферийными или центральными значениями. Но реализовать это условие возможно, если по периметру фундамента проходят равномерные и структурно одинаковые слои грунта.

Расчеты оснований под ленточные фундаменты

Осадочные явления в фундаменте могут возникать от воздействия рядом стоящих оснований, так как при возрастании нагрузки на основу сооружения будет происходить просадка грунта, и, чем мощнее и тяжелее фундамент, тем сильнее будут осадочные явления. При проектировании и составлении схем расчетов основания фундамента создание этюдов осадок представляет определенные трудности, так как требуется точно рассчитать по вертикальной оси вертикали усилия, возникающие от прилагаемых усилий на грунт и на боковые стенки основания от рядом стоящих фундаментов.

Для таких сложных расчетов используются экспериментальные формулы, и точки напряжений в фундаменте зачастую вычисляют проведением расчетов угловых точек, а результаты вычислений иногда определяются как оптимально возможные для конкретного фундамента на слоистом грунте.

Распределение напряжений по вертикальным осям

Важность расчетов

На практике случается так, что фундамент имеет низкую прочность на изгибание и может деформироваться из-за увеличенных линейных габаритов основы и недостаточной толщины фундамента. Основная область применения расчета осадки по методике послойного суммирования — расчет прочности фундамента ленточного типа, так как именно для таких оснований невозможно гарантировать максимальную предельную нагрузку на почву в расчете на квадратный метр площади, из-за чего осадочные явления могут проявлять себя хаотически, и в любых локальных участках основания.

Параметры расчета ленточного фундамента, необходимые выкладки и вспомогательные характеристики регламентированы СНиП 2.02.01-83, а практический пример расчета поможет детальнее разобраться в методике.

Выдержка из СНиП 2.02.01-83

Принятые обозначения при расчетах осадки фундамента ленточного типа

S — значение осадки;
δzϐn – усредненное напряжение по вертикальной оси в n-м слое почвы;
hn, En – толщина деформации и модуль деформации n-го слоя почвы;
γn – удельная масса почвы в n -ом слое;
hn — толщина n-го слоя почвы;
ϐ = 0,8 –коэффициент для любых типов грунтов.

В качестве примера возьмем ленточную основу фундамента с шириной 1200 мм (b) и заложением на глубину 1800 мм (d).

Схема слоя грунта линейно деформируемого

В примере фундамент обустраивается на грунте, состоящем из 3-х разнородных слоев почвы. Суммарное давление на грунт под основанием ≈ 285000 кг•м−1•с−2. Для слоев определены следующие значения:

Первый слой — сухой грунт со средними значениями пористости и плотности, главная составляющая грунта –песок с мелкой зернистостью, пористостью ҽ1 = 0,65; плотностью γ1 = 18,70 кН/м³, уровнем деформации Е1 = 14400000 кг•м−1•с−2;
Второй слой – влажный песок крупных фракций с плотностью, пористостью и степенью деформацией: ҽ2 = 0,60, γ2 = 19,20 кН/м³; Е2 = 18600000 кг•м−1•с−2;
Третий слой грунта – суглинистая почва с показателями: ҽ3 = 0,180; γ3 = 18,50 кН/м³; Е3 = 15300000 кг•м−1•с−2;

В примере мы используем данные об исследованиях грунта от геодезической и геологической региональных служб, согласно которым грунтовые воды на участке застройки залегают на глубине 3800 мм. Такая глубина залегания некритична даже для глубокозаглубленных основ, и влияние грунтовых вод на прочность можно считать минимальным, а на практике – нулевым.

Слои грунта в разрезе

Так как стандартные расчеты послойного суммирования основан на том, что создаются несколько этюдов напряжений в почве по вертикальным осям, то для их создания и расчета предельных нагрузок на грунт будем использовать следующие факторы:

Верхний уровень поверхности δzϐ ≈ 0, на уровне подошвы фундамента 1800 мм δzϐ0 = γ1d = 18,7Κ • 1,8 = 33660 кг•м−1•с−2;

Затем рассчитываются ординаты эпюр вертикальных напряжений на пересечениях слоев почвы:

δzϐ1 = δzϐ 0 + (h2-d) = 33,66 + (2,8 • 1,8) • 18,7 = 52360000 кг•м−1•с−2; и δzϐ2 = δzg1 + γsbh3 = 52,36 + 10,38 • 4,2 = 95940000 кг•м−1•с−2.

Принимаем во внимание, что средний (второй) слой грунта — влагонасыщенный, поэтому необходимо рассчитать максимальное давление водяного столба:

γsb1 = (γs2 — γw) / (1 + ҽ2) = (26,6 — 10,0) / (1 + 0,60) = 10380000 кг•м−1•с−2;
γsb2 = (γs2 — Yw) / (1 + ҽ2) = (26,6 — 10,0) / (1 + 0,601) = 10,380000 кг•м−1•с−2.

Из расчетов и их описания понятно, что на третий грунтовый слой давят не только верхние слои почвы – на него давит и столб воды, поэтому методы расчета осадок эпюр напряжений по нижнему уровню основания должны учитывать следующие моменты:

δzϐ3 = δzϐ1 + + γ3 • h4 = 95,94 + 18,5 • 6,0 = 251340000 кг•м−1•с−2.

А также давление под нижним уровнем фундамента:

P0 = P — δZϐ0 = 285,0 — 33,66 = 251340000 кг•м−1•с−2.

Значения этюдов напряжений берутся из таблиц СНиП 2.02.01-83, и согласно подставленным значениям осадка первого слоя грунта S1 будет равна:

S1 = 0,8 • 50 / 14400 • ((251,43 + 215,0) / 2 + (215,0 + 158,0) / 2)) = 11,6 мм.

Формула расчета для осадки второго слоя грунта с крупнозернистым песком:

S2 = 0,8 • 50 / 18600 • ((158,0 + 120,0) / 2) + (120,0 + 90,0) / 2 + (90,0 + 75,0) / 2 + (75,0 + 62,0) / 2 + (62,0 + 54,0) / 2 + (54,0 + 49,0) / 2 + (49,0 + 46,0) / 2) + (46,0 + 43,0) / 2 • (0,8 • 20 / 18600) = 1,34 + 0,04 = 138 мм.

Формула расчета для осадки третьего слоя грунта из суглинка:

S3 = 0,8 / 15300 • (50 • 37,5 + 30 • 33,0) = 1,5 мм.

Суммарная осадка основания объекта составляет:

S = S1 + S2 + S3 = 1,16 + 1,38 + 0,15 = 26,9 мм.

Если сравнить результаты с параметрами, регламентированными СНиП для объектов, стоящих на ленточном основании на указанных типах почвы, значение осадки расположено нормативных пределах.

Чем примечательна методика послойного суммирования осадок

Применяя метод послойного суммирования осадок грунта, легко просчитывается осадка любых типов фундаментов, невзирая на их геометрию, структуру и габариты;
Методика позволяет манипулировать множеством параметров грунтовых слоев с учетом уровня залегания грунтовых вод;
Этим способом можно точно рассчитывать монолитные и линейные фундаменты с использованием значений напряжений в скальных породах грунта под фундаментом;
Реализация этой методики позволяет пользоваться не только методом расчета угловых переменных, но и для расчета всевозможных разрезов по вертикали.

Компьютерная программа для расчета оснований сооружений

У этой методики существуют недостатки: Это довольно сложные ручные расчеты (если не пользоваться специальными онлайн или компьютерными программами), поэтому любителю оперирование формулами недоступно. Методика расчетов занимает много времени, поэтому чаще всего применяется для расчетов фундаментов крупных, тяжелых и массивных строительных объектов с основанием глубокого заложения. В индивидуальном строительстве метод непрактичен, поэтому не применяется.