Какой фундамент более надежен при строительстве на пучинистых грунтах? Пучение фундамента
Силы морозного пучения грунта и фундамент дома
Надежность и долговечность любого строения в первую очередь зависит от качества и прочности фундамента. Малейшие огрехи в конструкции или неверно проведенные расчеты могут в разы уменьшить срок эксплуатации здания. Особое внимание следует уделить внешним факторам, влияющим на устойчивость фундамента: перепады температур, влажности, сила ветра и другим. Одним из таких факторов является морозное пучение фундамента.
Как действуют силы морозного пучения?
Грунт, залегающий в основании фундамента, зачастую содержит большое количество влаги. Одно из уникальных свойств воды заключается в том, что при охлаждении она расширяется. Наибольший объем вода занимает при температуре 40С. Следовательно, при замерзании почвы она начинает увеличиваться в объёме, выталкивая при этом сваи и другие элементы фундамента. Силы морозного пучения, действующие на фундамент, нарушают его целостность и могут стать причиной трещин, расколов и деформаций несущих элементов конструкции.
Морозное пучение пористых грунтов для фундаментов не столь опасно, так как при замерзании грунт расширяется в сторону пор, заполняя собой пустоты. От степени пористости почвы напрямую зависит возможность ее морозного пучения. К непучинистым породам относят крупные и средние пески, гравий. А к пучинистым – глину, суглинки и супеси.
Морозное пучение грунтов, как правило, действует неравномерно. После нескольких циклов замерзания и таяния воды, фундамент перемещается вверх-вниз и принимает неправильное положение. Постоянные деформирующие нагрузки разрушают стены и перекрытия, следствием чего становится аварийное состояние дома. Наибольшей опасности подвергаются здания, возведенные на фундаменте без армирующего пояса (например, монолитный ленточный фундамент). Расчет на морозное пучение – один из важных этапов проектирования фундамента здания.
Узнайте больше о том, какие бывают типы фундамента: их преимущества и недостатки!
teplodoma.ru
Плитный фундамент на пучинистых грунтах
Пучинистый грунт
Пучение грунта – увеличение объема при превращении внутренней влаги в лед. При показаниях температур ниже нуля, грунт начинает расширяться. Этот показатель зависит от объема воды, которой пропитан грунт.
Чем он выше, тем больше степень расширения. Этот процесс объясняется разной удельной плотностью льда и воды. При этом, пучение всегда имеет направление вверх, что вызывает «выталкивание» фундамента.
В то время как гравелистые, крупнообломочные или песчаные грунты впитывают воду очень незначительно, суглинки, глины, супеси и некоторые другие втягивают большое количество влаги.
Соответственно, первый тип практически не подвержен пучению, а второй расширяется значительно, вызывая деформации фундаментов и строений.
Степень пучения определяют следующие факторы:
- уровень и глубина вод в почве;
- уровень промерзания при минусовых температурах.
Суммируя эти два факта, следует знать, что, если показатели уровня вод и глубины высокие, то верхние слои почвы будут пропитаны водой, что увеличит пучение.
Разные виды грунтового пучения
Рассмотрим основные виды грутового пучения.
Вертикальное
Движение идет снизу вверх, вызывая «выталкивание» основания. Если подошва основания устроена в слое замерзшей почвы, то фундамент будет подвергаться вертикальному пучению. Если же она расположена ниже отметки промерзания – угроза пучения отсутствует.
Касательное
Действие сил морозного пучения грунта
Ввиду возникновения трения расширяемого грунта о стенки основания происходит выталкивание фундамента. Однако величина касательного морозного пучения существенно меньше, чем по вертикали.
Проблема возникает, когда речь идет о легких деревянных или каркасных домах. Вес облегченных сооружений не может компенсировать силы выталкивания.
Зимнее пучение почвы и уменьшение объема в весеннее время вызывают проседания почвы, фундамента над ним и всего сооружения. Следовательно, возможны разрушения и трещины.
Виды оснований на грунтах, подверженных морозному пучению
Схемы фундаментов на пучинистых грунтах
Надежность основания на этих почвах в большей степени зависит от способности сохранять устойчивость под воздействием второго типа пучения (по касательной).
Это особенно важно для облегченных небольших домов.
Если тяжелые конструкции возводятся ниже уровня сезонного промерзания почвы и сопротивляются своей массой касательным силам пучения, то для устройства фундаментов маленьких зданий необходимо тщательно подбирать нужный тип фундамента.
Это могут быть:
- «плавающий»–монолитная плита/мелкозаглубленный ленточный;
- ленточный – закладывается ниже точки промерзания;
- столбчатый;
- свайный.
Устройство монолитной плиты
Структура монолитного основания
Это основание рассматривают как незаглубленный тип фундамента. Его устраивают на пучинистых грунтах в следующих случаях.
- При строительстве тяжелых кирпичных домов, когда вес постройки уравновешивает нагрузки, направленные на выталкивание, и придает дополнительную устойчивость.
- Когда нужно использовать «плавающую» особенность плиты: при возведении домов с низким весом.
Монолитную плиту называют плавающей конструкцией из-за способности опускаться и приподниматься вместе с изменениями грунта. Из-за того, что земля под домом промерзает неодинаково, образуется перепад плоскости при проседании, который может достигать 10 см. и более.
Поэтому данный вид основания подразумевает особые требования к устойчивости на изгиб. Для этого применяется усиленное армирование и создание более толстой плиты.
При закладке плиты на низкоплотных и просадочных почвах ее утепляют десяти сантиметровым слоем ЭППС. Применение утеплителя и слоя песчаной подсыпки до 0, 5 м обеспечат равномерность промерзания земли под всей площадью здания. Следовательно, не будет образовываться яма в середине плиты.
Большая площадь опоры существенно снизит удельные нагрузки на грунт.
- Устройство плитного фундамента под частное домовладение разумно при слабой несущей способности грунтов на участке строительства.
Однако усиленное армирование и большие расходы на заливку бетона делают плитный тип фундамента самым дорогостоящим. Особенно это касается возведения частных жилых коттеджей.
Применение ленточного типа на пучинистых грунтах
Ленточный фундамент с опорной подошвой
В пучинистых почвах закладываются глубокие монолитные ленты. Из-за неравномерной нагрузки возникает возможность разрыв верхнего и нижнего поясов фундамента. По этой причине на таких почвах не используются сборные конструкции.
При наличии пучения обязательно выполняется армирование основания.
Это обеспечит необходимую жесткость и защитит от вредных и неравномерных изменений.
При возведении небольших домов из относительно легких панелей и дерева, когда вес постройки незначительный, его вес не сможет уравновесить касательные пучения (даже если опора находится ниже уровня промерзания).
В этом случае можно строить ленту с расширенной подошвой. Такая конструкция будет успешно препятствовать выталкиванию касательными нагрузками.
Что может препятствовать касательному воздействию пучения
Песок на дне траншеи
Устройство монолитного железобетонного основания (не сборной конструкции).
- Подсыпка песком дна траншеи. Более широкий слой сможет максимально уменьшить влияние касательных сил пучения грунтов.
- Максимальное глубокое заложение подошвы фундамента. Цель этого мероприятия – увеличить вес дома до степени, когда общая масса превзойдет воздействие пучения.
- Выполнение нижней части фундамента в виде анкера, то есть расширение его внизу: тогда силы пучения будут направляться вниз.
- Повышение уровня строительной площадки, что приведет к снижению глубины промерзания грунта под домом. Для этого выполняется подсыпка песка крупной фракции.
- Подготовка дренажных траншей, особенно при высоком уровне воды в почве.
- Утепление фундамента.
Свайный тип фундамента
Схема свайного фундамента на пучинистых грунтах
Представляется, что свайный тип оснований – самый удачный вариант фундамента на пучинистых грунтах. Все подготовительные работы и прочие мероприятия не всегда решают вопрос пучения. Кроме того, они достаточно затратны. Касательные силы практически не воздействуют на поверхность свай.
Сваи погружаются от 5 до 12 метров, а в случае строительства высотных объектов, применяются наращиваемые конструкции до 24 метров. Это значительно глубже, чем уровень промерзания почв.
Опоры такого основания переносят нагрузку на слой глубоко залегающего несжимаемого грунта. Таким образом, здания на сваях могут возводиться при любой насыщенности грунтовой влагой, при которой невозможно устройство ленточного фундамента.
При возведении свайных конструкций с ростверком на пучинистых грунтах, обвязка свай выполняется висячей – на высоте около 40 сантиметров над уровнем земли. Ростверк нельзя укладывать на грунт: при возникновении расширения, его может оторвать от опорных элементов.
fundamentclub.ru
Фундаменты на пучинистых грунтах - какой лучше?
Пучинистый грунт – это почвенный массив, который в зимний период года расширяется и оказывает сильное давление на стенки фундамента. Оно приводит к разрушению конструкции, ее «выталкиванию» из котлована.
Воздействие давления при пучении на фундамент
Существуют виды конструкций для возведения в таких условиях и перечень правил для работы: от правильной глубины заложения фундамента до армирования.
Расчет интенсивности пучения на участке
Чтобы произвести расчет степени пучения грунта на стройплощадке своими руками, необходимо воспользоваться формулой: E = (H— h) / h, в которой:
- Е – отвечает степени пучинистости грунта;
- h – высоте грунтового массива до замерзания;
- H – высоте грунтового массива после промерзания.
Чтобы сделать расчет степени, необходимо сделать соответствующие замеры в летнее и зимнее время. Пучинистой можно считать почву, высота которой изменилась на 1 см при промерзании на 1 м. С этом случае «Е» будет равняться коэффициенту 0.01.
Процессам пучения больше подвержены грунты, в которых есть большое содержание влаги. Она при замерзании расширяется до состояния льда и тем самым поднимает уровень грунта. Пучинистыми считаются: глинистые почвы, суглинки и супеси. Глина, из-за наличия большого количества пор, хорошо удерживает воду.
к оглавлению ↑
Что такое пучинистый грунт и чем он опасен? (видео)
к оглавлению ↑
Как снять воздействие пучения на грунт?
Существуют простые способы снять пучение вокруг фундамента своими руками:
- Замена слоя грунта под и вокруг основания на непучинистый слой.
- Закладка фундамента на грунтовый массив ниже слоя промерзания.
- Утепление конструкции для предотвращения замерзания грунта.
- Водоотвод.
Первый способ – самый трудоемкий. Для этого необходимо вырыть котлован под фундамент, глубиною ниже уровня замерзания земли, пучинистый грунт вывезти, а на его место засыпать сильно утрамбованный песок.
Читайте также: обустройство песчаной подушки для строительства фундаментов на пучинистых грунтах.
Он показывает высокую несущею способность и не удерживает влагу. Большой объем земельных работ делает его наименее популярным, хотя он и является эффективным способом побороть пучение. Эта техника эффективна для заложения малоэтажных зданий, мелкого заглубления, например, сарая.
Особенностью второго способа является снятие влияния пучения на подошву фундамента, но его сохранение при воздействии на стенки основания. В среднем боковое давление на стенки составляет 5 т/1 м2. С его помощью можно возводить дома из кирпича.
Третий способ позволяет сделать незаглубленный фундамент под частный дом своими руками в условиях пучения. Суть метода заключается в заложении утеплителя по периметру фундамента на всю его глубину. Расчет материала делается так: если его высота равна 1 м, то и ширина утеплителя должна составлять 1 м.
Чтобы сделать отвод воды вокруг дома или сарая, нужно построить дренаж. Он представляет собой канаву на расстоянии 50 см от постройки, глубина которой такая же, как уровень заложения конструкции. В дренажную траншею укладывают перфорированную трубу под техническим уклоном и оборачивают ее в геотекстиль, а затем заполняют гравием и песком крупной фракции.
Ниже — рассмотрим типы оснований, которые могут применяться на почве, склонной к пучению.
Читайте также: особенности и нюансы прокладки канализации под фундаментом.
к оглавлению ↑
Мелкозаглубленный ленточный фундамент на пучинистых грунтах
Эффективным способом сделать крепкое основание для дома или сарая является мелкозаглубленный (малого заложения) ленточный фундамент на пучинистых грунтах. Это бетонная лента с элементами армирования, обустроенная по всему периметру здания и в местах пролегания несущих стен. Чтобы выстроить незаглубленный фундамент своими руками, необходимо следовать таким этапам:
- Вырыть котлован/траншею, глубиною 50-70 см. Расчет ширины делается, исходя из ширины самого основания в сумме с опалубкой, утеплителем или гидроизоляцией, а также декором.
- Заложить откосы открытой траншеи гидроизоляций. С этой целью применяется толь, пленка.
- Засыпать выемку слоями утрамбованного песка по 20-30 см каждый. Для утрамбовки материал периодически смачивается водой.
- Поставить опалубку из любого доступного материала (доска, ламинированная фанера).
- Выстелить на песок гидро защитный барьер.
- Сделать армирующий пояс с диаметром прутьев 12 мм.
- Залить незаглубленный фундамент бетонным раствором.
- Заложить второй слой армирующего пояса в незаглубленный фундамент по жидкому раствору (особенность, которую требует только мелкозаглубленный тип основания)
Для соединения арматуры сварка не применяется. Чтобы незаглубленный фундамент был жестче, используется проволока длиной 20 см.
к оглавлению ↑
Столбчатый фундамент на пучинистых грунтах
Конструкция может применяться для заложения дома или сарая на пучинистых грунтах, уровень промерзания которых не превышает полтора метра. За свою основу столбчатый фундамент взял готовые сваи. Их высота достигает 3-4 м.
Ленточный фундамент с дренажом на пучинистом грунте
Если в планах возвести небольшое здание, то эффективны такие виды сваи, как забивные из дерева или железобетона, а также винтовые. Дерево – это менее долговечный материал для фундаментных целей.
Столбчатый фундамент закладывается ниже уровня промерзания почвы, поэтому сохраняется лишь боковое давление пучения. По сравнению с заглубленными ленточными конструкциями, оно незначительно, так как площадь сваи меньше.
Среди всех типов столбов для основания – винтовые сваи для фундаментов самые удобные. Чтобы сделать столбчатый фундамент с их помощью, не нужно бурить скважины. Всю работы сделают винтовые лопасти.
Читайте также: как построить столбчатый фундамент из труб?
Свайной конструкции доступны все водянистые типы грунтов: заболоченные, сырые участки. Для придания постройке жесткости, столбы связываются опорно-анкерными площадками. Для этого столбы ввинчиваются в грунт.
На их поверхности нужно сделать опалубку, выложить арматурный каркас, сшитый металлической проволокой и залить бетонной смесью. Расчет уровня расположения бетонной ленты равен поверхности почвы или чуть ниже.
к оглавлению ↑
Технология ТИСЭ – новый способ противодействия пучению
Для заложения фундамента своими руками наиболее доступной конструкцией является ТИСЭ. Она представляет собой опорно-столбчатый фундамент, сваи которого соединены ростверком. Тисэ может использоваться для кирпичного, каркасного или каменного строительства.
Среди преимуществ заложения свай ТИСЭ своими руками: экономичность (сравнивая мелкозаглубленный ленточный фундамент и ТИСЭ, разница составляет в 4 раза в пользу второго), возможность обойтись без спецтехники и электричества, возможность удобной прокладки коммуникаций.
Устойчивость к пучению конструкции ТИСЭ обеспечивает наличие пространства между ростверком и почвой. С его помощью можно минимизировать уклон участка, например, использовать его ступенчатую конструкцию, если уклон стройплощадки больше 10˚.
Фундамент ТИСЭ на пучинистом грунте
Фундамент ТИСЭ обязательно армируется по периметру ленты. Расчет количества прутьев делается так, чтобы их общий диаметр составлял 8 см. С помощью арматуры нужно сделать два пояса: сверху и снизу.
Опалубка для ТИСЭ конструкции делается так:
- Покрыть столбы гидроизоляцией.
- Заложить в грунт деревянные колья, таким образом, чтобы их верхняя точка совпала с нулевым уровнем.
- Просыпать всю ширину ростверка и заподлицо песком.
- Прибить к кольям доски с выравниваем по нулевому уровню.
- Обезопасить опалубку ТИСЭ гидроизоляцией.
к оглавлению ↑
Плитный фундамент в условиях пучения
Существуют и другие способы сделать устройство фундамента на пучинистых грунтах. Кроме ТИСЭ, мелкозаглубленного и столбчатого основания, применяют плитный фундамент. Это монолитная железобетонная плита, которая противостоит пучению за счет большой площади подошвы.
Она эффективна при простой конструкции здания, когда фундамент представляет собой квадрат или прямоугольник. Расчет материалов показывает, что это самый дорогой, но не менее надежный вид сооружения. Изготавливается из бетона или железобетона.
Монолитный фундамент требует обустройства низкого цоколя. Расчет ширины монолитной плиты делается в зависимости от того, какой материал применяется для возведения стен.
Средний показатель отвечает параметрам от 15 до 35 см. 15 см подойдет, например, для деревянных конструкций, а 20 см – для кирпичных. Чтобы проложить инженерные коммуникации в плите, в ней заранее делаются отверстия соответствующего диаметра.
Какой тип фундамента выбрать — незаглубленный, столбчатый, плитный или ТИСЭ — зависит от возможности применить технику, размера дома, его конфигурации и материальных возможностей застройщика.
pofundamenty.ru
Строительство на пучинистых грунтах. Методы решения проблемы морозного пучения грунтов
Проблема строительства зданий на пучинистых грунтах часто встает в сырых регионах, расположенных в умеренном климатическом поясе.На сегодняшний день разработано и проверено на практике много различных методов борьбы с морозным пучением.
Главное – выбрать наиболее подходящий из них именно под ваши условия проведения строительства и тогда здание прослужит вам без разрушения и деформаций в течение многих лет. Рассмотрим более подробно вопрос такого строительства и практических методов ее решения.
Посмотрите видео о строительстве на пучинистых грунтах
Что такое пучинистый грунт?
Как известно, вода при замерзании превращается в лед. При этом происходит изменение ее объема за счет разной плотности льда и воды: вода имеет значительно большую плотность, чем лед. Соответственно при замерзании вода, постепенно превращаясь в лед, расширяется, занимая больший объем.
Если такая вода замерзает, находясь в грунте, то вместе с ней будет расширяться и грунт. При этом силы расширяющие грунт будут называться силами морозного пучения, а сам такой водонасыщенный грунт – пучинистым.
В чем опасность пучинистого грунта для здания?
Посмотрим, что происходит с пучинистым грунтом, непосредственно находящимся рядом со зданием. Зимой при наступлении морозов вода замерзает и расширяется, превращаясь в лед. Вместе с ней начинает расширяться и грунт, ее содержащий. Возникают силы морозного пучения.
Силы начинают действовать на находящееся рядом здание, точнее на его фундамент, приподнимая его. Весной же во время повышения температуры происходит обратный процесс: здание опускается за счет того, что лед тает, превращаясь в воду и, соответственно, сжимаясь, увеличивая свою плотность и уменьшая собственный занимаемый объем.
Если фундамент не защищен от действия пучинистых сил, то возможен сдвиг здания, что рано или поздно приведет к образованию трещин в стенах здания и фундаменте, а потом и к разрушению здания.
Особенности пучинистых грунтов
Под пучинистыми грунтами можно понимать любые грунты, способные сохранять в своем объеме достаточно большое количество воды. Чем больше воды находится в единице объема грунта, тем более склонен данный грунт к пучинистости.
Наиболее яркими представителями пучинистых грунтов являются глина и желтый (карьерный) мелкий песок, содержащий большое количество глинистых включений. Такие грунты обладают высокой способностью задерживать воду.
Наименее пучинистыми в этом случае будут являться следующие виды грунтов: все грунты, не содержащие или содержащие минимальное количество глинистых частиц, крупный или среднезернистый песок, обломочные горные породы.
Все эти грунты не задерживают, легко пропускают через себя воду в нижележащие слои грунта, поскольку состоят из крупных частиц не имеющих способности слипаться друг с другом по типу глины.
Факторы, влияющие за силу пучинистости
1. Глубина залегания первого водоносного слоя.
Чем ближе к поверхности находится вода, тем, очевидно, более пучинистым он будет являться. При этом даже замена, к примеру, глины на гравелистый песок малоэффективна, поскольку воде будет просто некуда уходить через такой грунт – ниже будет находиться водоносный слой.
2. Глубина промерзания грунта в зимний период, характерная для данного региона.
На широте Москвы грунт промерзает на 1,5 м. Очевидно, что пучинистые силы могут действовать лишь в тех регионах, где температура опускается зимой ниже 0 гр. С. Чем на большую глубину будет промерзать грунт, тем сильнее на здание будут действовать пучинистые силы при прочих равных условиях.
3. Типы почв. Наиболее подвержены пучинистости грунты с мелкими частицами, способные сохранять воду в течение длительного периода за счет плохого ее прохождения сквозь частицы небольшого размера.
Глинистые грунты также сильно задерживают воду. Сквозь крупные частицы вода проходит легко, поскольку между крупными частицами есть достаточное пространство для прохода воды.
Методы решения проблемы морозного пучения при строительстве здания
В настоящее время существует много методов снижения пучинистости, которые хорошо себя зарекомендовали на практике. Рассмотрим наиболее важные.
1. Полная замена грунта в месте строительства здания.
Данный метод радикально решает проблему пучинистости, однако приводит к повышенным затратам на строительство за счет большого объема требуемых для выполнения земляных работ.
Идея метода следующая: грунт, расположенный в месте будущего строительства здания полностью удаляется и на его место кладут не пучинистый грунт, как правило, крупнозернистый песок.
2. Расположение подошвы фундамента здания ниже отметки, на которую обычно промерзает грунт. Данный метод является широкораспространенным. В этом случае выбирают подходящий фундамент. Наиболее частовстречающиеся типы фундаментов – свайный для крупных, тяжелых зданий и свайно-винтовой для коттеджей, дач, других относительно легких, небольших строений.
Свая заглубляется до залегания твердого слоя грунта и ниже отметки его промерзания. В этом случае на здание, точнее на стены фундамента, будут действовать лишь касательные силы морозного пучения.
Действие же основных, вертикальных сил будет нейтрализовано, поскольку опора здания будет находиться в непучинистом грунте.
3. Круглогодичное отопление здания. Хорошо известно, что температура в районе фундамента под отапливаемым зданием всегда примерно на 20% выше температуры под неотапливаемым зданием.
Соответственно, грунт под домом с круглогодичным отоплением промерзать будет значительно меньше и действие пучинистых сил будет слабым.
При планировании и проектировании здания важно учитывать этот фактор: выгоднее будет здание использовать для круглогодичного проживания.
4. Общее утяжеление постройки.
Силы морозного пучения способны приподнять здание, имеющее относительно небольшую массу. Если здание тяжелое, то такие силы не смогут существенно повлиять на положение здания.
Отсюда вывод: чем тяжелее здание, чем больше его масса, тем успешнее такое здание при прочих равных условиях сможет противостоять действию сил морозного пучения в зимний период.
Поэтому на пучинистых грунтах выгоднее строить тяжелые здания с большой массой, хотя это ведет, естественно, к большим финансовым и временным затратам как на постройку такого здания, так и на последующее его обслуживание во время эксплуатации.
5. Строительство плитного фундамента под дом. Плитный фундамент — единая железобетонная монолитная плита, на которую все остальные элементы здания опираются.
Само здание в этом случае вместе с фундаментом представляет из себя единую конструкцию. Сам фундамент строится или непосредственно на поверхности земли, или на небольшой глубине.
В любом случае получается, что фундамент из-за небольшого заглубления будет подвержен как касательным, так и вертикальным силам морозного пучения: он будет просто подниматься зимой во время морозов и опускаться весной во время оттепелей.
Особенность же данного фундамента – именно единая монолитная конструкция, благодаря которой несмотря на частое изменение высоты подъема дома он не разрушается и не дает трещин.
6. Дренаж грунта. Идея метода – снижение содержания воды в грунте путем ее отвода непосредственно от фундамента, после чего соответственно снижаются и пучинистые способности данного грунта. Вода из-под дома и области его расположения отводится и грунт в этом месте становится менее влажный. Для реализации данного метода на некотором расстоянии от дома роется дренажный колодец, предназначенный для сбора отведенной от здания воды. Вокруг дома строится дренажная система: роется траншея и в нее закладываются трубы, содержащие по всей своей боковой поверхности отверстия небольшого диаметра; трубы затем соединяются с колодцем, образуя тем самым единую систему слива.
nastroike.com
Устройство фундамента на пучинистых грунтах
Строительство на пучинистых грунтах всегда требует особого подхода к выбору фундамента. Силы пучения грунта способны разрушительно воздействовать на основание вашего дома, если оно построено неграмотно.
Наша компания, хоть и не занимается строительством фундаментов, но по роду своей деятельности – забивка свай – не раз сталкивалась с фактами, когда неверное устройство фундамента на пучинистых грунтах приводило к необходимости его ремонта или усиления.
Пучение грунта и его виды
Пучение - способность почвы увеличивать свои объемы из-за заледенения находящейся в ней влаги. Чем большим количеством воды пропитан грунт, тем сильнее он расширяется при минусовых температурах. Изменения объема объясняются разной удельной плотностью двух материалов, которая у воды составляет 1000 кг/м2, а у льда - 910 кг/м2.Важно: увеличивающий в объеме грунт не может расширяться вниз, поскольку там расположены глубинные, несжимаемые пласты почвы, он поднимается в верх и давит на фундамент, выталкивая его из земли.
Склонность почвы к пучению непосредственно зависит от ее структуры - крупнообломочные, гравелистые и песчаные грунты практически не впитывают воду и не подвергаются пучению, тогда как расширение глины, суглинка, черноземов и супесей, впитывающих воду как губка, максимально. Особенно сильно пучение проявляется после затяжных дождей, длившихся в осенний период.
На фактическую величину пучения, помимо типа почвы, влияют два фактора:
Важно: от уровня промерзания зависит, какой по толщине пласт почвы будет расширяться, от глубины грунтовых вод - сила пучения: если УГГВ высокий, то верхние шары почвы будут постоянно влажными, что приведет к увеличению их пучинистости.
Рис.: Виды воздействия пучения на фундамент
Выделяют два разных по прикладному характеру вида пучения:
- Вертикальное - действует снизу-вверх, выталкивая опорную часть фундамента. Вертикальное пучение проявляется, если подошва основания расположена в пласте промерзающего грунта, если она заглублена ниже уровня промерзания, вертикальные нагрузки на фундамент не действуют;
- Касательное - выталкивание фундамента происходит в результате трения расширяемой почвы и стенок основания. Такие нагрузки значительно меньше чем вертикальные, однако если здание легкое (каркасный либо деревянный дом) и его вес не может уравновесить выталкивающие силы, проблемы возможны и без активных вертикальных нагрузок.
Важно: деструктивное влияние пучения на фундамент усугубляется тем, что весной, когда содержащийся в почве лед оттаивает, грунт уменьшается в объеме и дом проседает, часто неравномерно, что приводит к разрушению и деформации ответственных элементов здания.
Виды фундаментов на пучинистых грунтах
В основе надежности фундамента малых и средних зданий в условиях пучинистых грунтов лежит их способность сохранять устойчивость под влиянием касательных сил пучения.
Если крупные массивные здания, построенные с заложением фундамента на глубине ниже сезонного промерзания грунта, противодействуют касательным силам своей массой, то, чтобы эти силы не разрушили здание небольшой величины и массы, применяют следующие типы фундаментов:
применение ленточного фундамента на пучинистых грунтах
В пучинистых грунтах использованию подлежат исключительно фундаментные ленты глубокого заложения монолитного типа. Сборные конструкции неприменимы ввиду того, что из-за неуравновешенной нагрузки касательные силы пучения могут оторвать верхний пояс фундаментных блоков от нижнего. Важно: армирование фундамента в данном случае является обязательным - армокаркас обеспечивает пространственную жесткость ленты, что в случае воздействия на фундамент неравномерных деформаций защитит конструкцию от растрескивания.
Рис.: Варианты монтажа ленточного фундамента в пучинистом грунте
При строительстве легких зданий - домов из каркасных панелей либо дерева, низкий вес постройки не сможет уравновесить касательные силы пучения, даже если его опорная часть размещена ниже глубины промерзания почвы. В данном случае необходимо обустраивать ленту с уширенной подошвой, увеличенное сечение которой работает в грунте как анкер, препятствуя выталкиванию фундамента касательными нагрузками.
Применение монолитной плиты на пучинистых грунтах
Монолитный плитный фундамент классифицируется как незаглубленный. В условиях пучинистых грунтов он используется в двух случаях:- Для возведения тяжелых каменных домов, вес которых дополнительно усиливает устойчивость плиты к изгибам и уравновешивает выталкивающие нагрузки;
- Для строительства небольших сооружений, обладающих низким весом, с которыми плита работает как "плавающая" конструкция.
Рис.: Схема промерзания грунта под плитным фундаментом
Важно: на низкоплотных и просадочных грунтах строительство фундаментной плиты должно сопровождаться ее утеплением слоем ЭППС толщиной 10-15 см. и обустройством песчаной подсыпки толщиной 30-50 см. Такое решение обеспечивает равномерность промерзания грунта под периметром фундамент и, как следствие, отсутствие провала по центру плиты.
Мероприятия, противодействующие касательным силам пучения
Противодействовать касательным силам пучения при устройстве ленточного фундамента можно путем проведения ряда мероприятий:
- строительство не сборного, а монолитного железобетонного фундамента
- засыпка дна и пазух траншеи под фундамент песком: чем шире слой боковых пазух, тем меньше влияние касательных сил пучения
- значительное увеличение глубины заложения фундамента с целью увеличить общую массу строения до такой величины, которая будет превосходить силы пучения
- анкерное устройство фундаментов: расширение нижней части, на которое будут воздействовать реактивные, направленные вниз, силы пучения
- подсыпка крупного песка для повышения общего уровня площадки: тем самым уменьшается глубина промерзания грунта под зданием
- устройство дренажных траншей, что особенно актуально при высоком уровне грунтовых вод
- мероприятия по утеплению фундамента
Свайный фундамент на пучинистых грунтах
На наш взгляд свайный фундамент на пучинистых грунтах – наиболее целесообразный вариант устройства фундамента. Судите сами: перечисленные выше мероприятия, которые не всегда эффективны и весьма дорогостоящие, в случае со свайным фундаментом не нужны.
Общая площадь поверхности свай, на которую будут воздействовать касательные силы пучения, настолько мала, что ими можно пренебречь.Глубина погружения железобетонных свай варьируется в пределах 5-12 метров (для возведения многоэтажных зданий могут применяться составные конструкции общей длиной до 24 метров), что значительно ниже уровня промерзания грунта в любой точке России.
Рис.: Схема фундамента из ЖБ свай
Фундамент на свайных опорах переносит нагрузку от веса постройки на пласт глубинного несжимаемого грунта. Это позволяет строить здания в условиях высокого уровня грунтовых вод, где из-за низкой плотности пропитанной влагой почвы ленточные фундаменты не обеспечивают требуемой надежности.
Важно: при обустройстве свайно-ростверковых фундаментов на пучинистых грунтах, обвязка свай всегда делается висячей - поднятой над уровнем почвы на 30-40 см. Укладывать ростверк непосредственно на грунт нельзя, поскольку при расширении почвы его может оторвать от свайных опор.
Фундамент на забивных сваях пригоден для строительства в пучинистых грунтах зданий любой этажности и веса - от легких каркасных сооружений до многоэтажных домов. На такой фундамент не работают воздействия вертикального пучения, а касательные силы не оказывают на железобетонные сваи серьезных нагрузок.
Таким образом, при относительной доступности по стоимости, свайный фундамент в условиях пучинистых грунтов гораздо надежнее, чем более дорогостоящие ленточные и плитные фундаменты.
Полезные материалы
Свяжитесь с нами и мы произведём работы
Наша компания в самые короткие сроки осуществит для вас погружение свай – надёжного основания для строительства фундамента на пучинистых грунтах.
Обращайтесь, наши специалисты ответят на любые вопросы по проведению свайных работ и свайным фундаментам
Наша компания занимается возведением свайных фундаментов - обращайтесь, поможем!
ustanovkasvai.ru
Морозное пучение грунта и его влияние на фундамент
Особенности морозного пучения грунта
Пучение грунта – это очень сложное и в последствии приводящее к всевозможным последствиям. Если пренебречь данным явлением, то можно не избежать различного вида проблем. Например, чаще всего в таких случаях при замерзании грунта «поднимается» фундамент вместе с легким зданием, а при оттаивании грунта – опускаются. Неравномерность оттаивания и замерзания грунта приводит в аварийное состояние постройку, а иногда способствует и полному разрушению.
Все мы помним из школьного курса физики, что при замерзании вода имеет больший объем. Тем самым она, замерзая, расширяет и даже разрывает трубопроводы или сосуды.С грунтом происходит в точности такая же картина. В грунте имеется влага, которая при отрицательной температуре замерзает и увеличивается в объеме. Таким образом, происходит поднятие грунта. Здесь можно сделать простой вывод: чем больше влаги в земле, тем больше при замерзании она увеличивается в объеме и, следовательно, сильнее поднимается грунт.
Если грунт пористый на участке, то явление пучения грунта заметно меньше. Это в результате того, что при замерзании грунт заполняет пустоты пор. А при очень пористом грунте вероятность пучения грунта сводится на нет.
Грунт всегда промерзает постепенно, начиная сверху, с поверхности земли. Замерзая, грунт начинает вытеснять присутствующую влагу, которая уходит все ниже и ниже через поры. Опять же, если грунт пористый, то влага с легкостью и беспрепятственно уходит, и пучения грунта не происходит. Участки с глиной очень плохо пропускают жидкость. Влага здесь не уходит вниз и провоцирует пучение грунта.
Виды сил морозного пучения
Сила, с которой действует грунт при пучении на фундамент, всегда различна. Но совсем не обращать на такое явление не стоит. Все силы морозного пучения можно поделить на два вида:
- касательные силы
- вертикальные силы
При касательной силе, грунт, примерзая к боковым стенкам фундамента, поднимает фундамент с помощью боковых трений. Грунт кроме поднятия фундамента, также расслаивает его на части. Сила при этом может достигать огромной величины – до 7т на один квадратный метр фундамента.
В случае вертикальной силы грунт как бы поднимает фундамент из земли, подталкивая его снизу.Такие ситуации частенько возникают, когда люди хотят сэкономить денег, удешевив процесс строительства, и от фундамента заглубленного ниже уровня промерзания грунта. Тем самым усложняют свое положение.
Влияние морозного пучения грунта на фундампент
Именно из-за морозного пучения грунта в нашей стране не подходит облегченный фундамент Западных стран. В России другие климатические условия, более тяжелые, не такие как, например, в Германии или Италии. У нас грунт промерзает на глубину 1,5 метра.
Очень опасен процесс морозного пучения грунта при неравномерном вспучивании грунта. За несколько лет фундамент несколько раз поднимается и опускается. Происходит из-за перекоса фундамента. Стены дома тоже от этого страдают, они могут перекоситься или вовсе деформироваться, теряя свою функциональность и прочность. В последствии это дом становится просто аварийным.
Очень сильно сказываются силы морозного пучения грунта на монолитных ленточных фундаментах, бутобетонных, с отсутствием каркаса из арматуры. Большая опасность возникает и зданий, построенных на участках, где уровень грунтовых вод располагается выше уровня промерзания самого грунта. Так как влаги в земле содержится в изобилии, то это увеличивает морозное пучение в несколько раз. А сила пучения, как не печально, огромна и разрушительна.
Конечно, для домов из кирпича сила морозного пучения не столь опасна, как для деревянных и облегченных домов. Если тяжесть всей конструкции больше силы морозного пучения, направленной на фундамент, то фундамент не поднимается. Но обольщаться не стоит, когда вес конструкции здания не способен скомпенсировать силу морозного пучения.
Вспучивание грунта происходит неравномерно не только из-за влажности, присутствующей в земле. Нередко все дело в том, что грунт не промерзает под домом, а силы морозного пучения не действуют на внутренние стенки фундамента. Стенки фундамента снаружи находятся под действием силы морозного пучения, и при поднятии здание легко деформируется. Эта ситуация рассматривается только с теми домами, которые в зимний период прогреваются.
Однако и наружные станки фундамента подвергаются неравномерной нагрузке. Как обычно на южной стороне снег у дома тает быстрее, воды от этого становится много. Днем вода накапливается, а ночью – замерзает. Фундамент на южной стороне дома испытывает на себе поочередные силы пучения. На северной стороне дома оттаивание происходит намного медленнее, и фундамент испытывает постоянную силу пучения. Таким образом, в результате неравномерности действия сил пучения, возникают трещины, деформации и разрушения.
Все грунты на дачных участках можно элементарно условно разделить на пучинистые и непучинистые.
Пучинистые грунты включают в себя: глину, крупномоноблочные и песчаные пылеватые (глиняный наполнитель более 15 %). Но и чистый песок, который относится к непучинистому грунту, при некоторых условиях может вспучится. Это, например, когда песок заключен в глиняный замок. Здесь верхние слои при замерзании не пропускают воду ниже, поэтому она поднимаются наверх.
Защита фундамента от промерзания грунта
Грунт защищают от промерзания покрытием теплоизоляционным материалом, большим количеством снежного покрова. Теплоизоляционный материал располагают по всему периметру дома. Материал для теплоизоляции используется самый элементарный – опилки, солома, листья, сухой торф и т.п.
Вывод: долговечность любой конструкции прямо зависит от влияния силы морозного пучения.
www.ap7.ru
Морозное пучение грунта и его влияние на фундаменты
Морозное пучение грунта – это невидимый, но очень коварный «враг» для оснований и фундаментов (а следовательно и для надземных конструкций), о котором должен знать и помнить каждый застройщик вне зависимости от того какой тип сооружения он собирается возводить – дом или фонарный столб. С негативными последствиями от действия на фундаменты сил морозного пучения сталкиваются главным образом те, кто не учитывал или пренебрег ими на стадии проектирования и инженерных изысканий.
Сущность морозного пучения грунтов
Если говорить максимально простым языком, то морозным пучением грунтов называют естественное (природное) явление, в основе которого лежит свойство некоторых грунтов увеличиваться в объеме при замерзании. Морозное пучение влажного грунта сопровождается изменением и нарушением его структуры (скелета), результатом чего могут стать подвижки и смещение замерших поверхностных грунтовых слоев, что в конечном итоге часто приводит к неравномерным осадкам оснований и деформациям фундаментов.
Природа происхождения данного явления объясняется тем, что находящиеся в порах грунта частицы воды под воздействием отрицательных температур превращаются в лед, увеличиваясь в объеме на 3-15%. При этом сам грунт прибавляет в объеме от 10 до 100%.
Результатом объемного расширения воданасыщенных грунтов становится появление в их толще дополнительных выталкивающих сил, направленных снизу вверх (к дневной поверхности). В зимнее время эти силы достигают своего максимального значения, величина которого соизмерима с весом конструкций двухэтажного дома, а нередко и превышает его. Пучение замерзшего грунта может усиливаться за счет миграции грунтовой влаги, поступающей из нижележащих слоев вверх к границе промерзания, из чего можно сделать вывод, что чем ближе уровень подземных вод расположен к дневной поверхности, тем более пучинистым является грунт.
На фундаменты, заложенные в пучинистых грунтах в зимнее время помимо вышеупомянутых вертикально-ориентированных выталкивающих сил действуют еще и боковые (касательные) силы морозного пучения, направленные так, как показано на Рис.1. Не стоит пренебрегать ими при выполнении расчетов оснований и фундаментов, т.к. величина касательных сил пучения может достигать 5-6 тонн на 1 м2 боковой поверхности фундамента.
Рис.1. Действие сил морозного пучения грунта на фундаментВ — выталкивающие силы морозного пучения грунта; К — касательные силы морозного пучения грунта; УПГ — уровень сезонного промерзания грунта.
Практически все известные типы грунтов могут проявлять при промерзании пучинистые свойства. Исключением являются лишь твердые (монолитные) скальные породы, характеризующиеся наличием жестких структурных связей между частицами.
Основными численно-измеряемыми параметрами и характеристиками грунтов, по величине которых можно дать количественную оценку степени их морозоопасности (интенсивности сил морозного пучения), являются: гранулометрический и химический составы, степень водонасыщения (количество влаги в порах грунта), глубина заложения уровня грунтовых вод в зимний и весенний периоды и др.
В большей степени морозному пучению подвержены тонкодисперсные глинистые грунты (не имеют жестких структурных связей): глины, супеси, суглинки, а также некоторые пески (от пылеватых до мелких), в гранулометрическом составе которых имеются включения глинистых и супесчаных частиц в количестве более 10% (на единицу объема грунта). Также, именно в глинистых грунтах содержится самое большее количество так называемой «пленочной воды», что является одним из ключевых факторов для оценки и прогноза пучинистых свойств грунта при замерзании.
В меньшей степени морозно-пучинистые свойства проявляют гравелистые и крупнообломочные пески размером фракции от средних до крупных (плотные и средней плотности), не содержащие посторонних примесей и пылевато-глинистых частиц, т.е. являющиеся однородными по составу. Также данная группа песчаных грунтов характеризуется высокой фильтрационной способностью, т.е. при замерзании вода в них не задерживается.
Влияние морозного пучения на фундаменты
Согласно требованиям действующих нормативов отметка низа подошвы мелкозаглубленных фундаментов должна быть ниже нормативной глубины сезонного промерзания рассматриваемого типа грунта. В противном случае (см. Рис.2) фундамент в зимнее время будет подвергаться выталкивающему действию нормальных и касательных сил морозного пучения, величина которых соизмерима с приложенной по обрезу фундамента нагрузкой от веса вышележащих конструкций (стен, перекрытий, полов, крыши и кровли и т.д.), а в некоторых случаях может в разы превысить ее (и такие случаи не редкость).
Не учет пучинистых свойств грунта (интенсивности сил морозного пучения) в расчетах оснований и фундаментов на стадии проектирования может привести к весьма неприятным последствиям!
Рис.2. Последствия от действия сил морозного пучения грунта
Похожие статьи
probuild-info.ru
ReadMeHouse
Энциклопедия строительства и ремонта