Фундамент - підстава будинку, і чим воно міцніше, тим довговічніше будова.
Вартість фундаменту становить близько 15-20% від вартості будівлі. Виправлення неправильно виконаного фундаменту важко здійснимо і витрати на ці роботи можуть досягти 50% від вартості будівлі, якщо самому будинку не завдано значної шкоди. Тому до вибору, проектування та виконання фундаменту потрібно підходити дуже відповідально.
Перекошені ганок, веранда, погано відкриваються двері і вікна в дерев'яних будинках, а також тріщини в стінах цегляних будинків або щілини в стиках в панельному житловому будівництві ... - все це результат неправильно обраних або виконаних фундаментів.
Під впливом на фундамент вертикальних навантажень, рівномірно стискають грунти підстави, відбуваються переміщення будівель і споруд, звані осадкою. При дії на фундамент нерівномірних стискають навантажень спостерігаються нахили, іменовані креном. Вплив великих горизонтальних навантажень іноді призводить до зсувів, званим зрушенням. (Див. Рис.8). Крім цього можливе осідання фундаментів внаслідок деформації земної поверхні, що викликається розробкою корисних копалин (підроблені території), зниженням рівня підземних вод, зміною гідрогеологічних умов, зсувами.
Мал. 8 Деформації фундаментів
Для запобігання можливості появи неприпустимих осад, кренів і зрушень (виходячи з умови забезпечення їх нормальної експлуатації відповідно до СНиП) фундаменти закладають на деякій глибині (глибина закладення фундаменту) від денної поверхні, щоб передати розрахункові навантаження на більш міцні грунти. На жаль, проти осідання (провалів) фундаментів в карстові воронки на сьогоднішній день немає ефективних заходів. Збільшення ширини вимощення будівлі або споруди до 2 і більше метрів не дає відчутного ефекту.
Головна ж причина нестійкості, деформації та руйнування фундаменту - дія сил морозного здимання (нерівномірного підняття, «здуття») деяких видів грунтів в період зимового промерзання. Така поведінка грунтів тісно пов'язане з глибиною підземних ґрунтових вод.
· Поверхнева вода: в тому числі випадають опади і верховодка;
· Основний горизонт - їх рівень коливається протягом сезону в певних природою межах. Рівень підземних, грунтових вод робить істотний вплив на поведінку багатьох грунтів особливо глинистих (гідрофобних). Тому для таких грунтів визначення УГВ обов'язково;
· Глибинні шари або водоносний пласт розташовані, як правило, не вище 25м є чистою питною водою. Рівень водоносного шару постійний.
Вода в зимовий період замерзає, що призводить до збільшення обсягу і виштовхування за все, що знаходиться в ній, в літній період часу вода відтає і зменшується в обсязі. Саме такі сезонні коливання (процеси) і називаються морозним обдиманням грунту.
Більш хорошими умовами для майбутнього фундаменту будуть служити умови, при яких глибина промерзання менше глибини грунтових вод. І, навпаки, важкими умовами вважаються умови, коли глибина промерзання більше глибини грунтових вод. В останньому випадку в міру посилення морозів буде збільшуватися і глибина промерзання грунту. Коли глибина промерзання досягне рівня підземних ґрунтових вод, почнеться їхнє перетворення в лід, а разом з цим і спучування, «здуття» грунту. Це неприємне явище затьмарюється ще й тим, що це спучування практично ніколи не буває рівномірним, і, отже, в різних місцях фундаменту підйом грунту буде нерівномірним. Наслідок цього - перекіс фундаменту, перерозподіл навантажень в ньому і в усьому будові, можливість появи тріщин, як в самому фундаменті, так і в стінах будівлі. Якби процес йшов рівномірно, то проблеми спучування грунту не треба було б приділяти стільки уваги - взимку будівля рівномірно піднялося, а навесні рівномірно опустилося. На жаль, це не можна досягти і за низкою інших причин.
Слід мати на увазі - сила обдимання настільки велика, що в стані підняти практично будь-яку будівлю. За даними деяких досліджень ця сила досягає 10-15 т / м 2. При площі фундаменту всього в 10см 2 сила обдимання становить 100-150т. Приборкати ці воістину фантастичні сили неможливо, тому є тільки один вихід - грамотне виконання фундаменту. А це означає, що якщо рівень грунтових вод високий і їх захоплює глибина промерзання, то необхідно або:
- врахувати цей фактор при виборі надійного варіанту фундаменту, не рахуючись зі збільшенням кошторису на будівництво;
- провести роботи, якщо це можливо, для гарантованого зниження рівня ґрунтових вод (осушення, прокладка дренажу і т.д.).
Верхні шари грунту, як правило, не відповідають вимогам, що пред'являються до ґрунтів підстави, так як вони мають велику сжимаемостью і малою несучою здатністю. А також періодично змінюють обсяг і міцність під впливом метеорологічних факторів, в результаті діяльності рослинного і тваринного світу.
У зв'язку з цим при виборі типу і глибини закладення фундаменту необхідно вирішити питання про несучому шарі грунту, який спільно з подстилающими шарами забезпечував би при деформації грунтів розвиток нерівномірності опади у межах допустимих значень. Вирішуючи це питання, враховують три основні чинники:
1. інженерно-геологічні та гідрогеологічні умови майданчика будівництва;
2. кліматичні впливу на верхні шари грунту;
3. особливості зводяться і сусідніх споруд.
Крім цього глибина закладення фундаменту залежить від об'ємно-планувальних особливостей будівлі - наявності підвалу, цокольного поверху або технічного підпілля.
Згідно [19] визначається порядок призначення глибини закладення фундаментів опалювальних будівель за умовами недопущення виникнення сил морозного здимання грунтів під підошвою фундаментів в залежності від виду грунтів та співвідношення рівнів грунтових вод і глибини промерзання.
У непучиністих грунтах (скельних, великоуламкових, великих і середніх гравелистих пісках) глибина закладення фундаменту не залежить від глибини промерзання, для інших грунтів глибина закладання повинна бути, як правило, не менше розрахункової глибини промерзання грунту. Для здимаються (суглинних, глинистих) це правило повинне дотримуватися жорстко. Для дрібних і пилуватих пісків, супісків за умови, що різниця між УГВ і рівнем промерзання становить понад 2м і з урахуванням спиратися на фундамент конструкцій, також можна не брати до уваги розрахункову глибину промерзання грунту.
Глибина закладення фундаментів для опалювальних будівель під внутрішні стіни не залежить від глибини промерзання і повинна бути не менше 0,5 м від рівня землі або від підлоги підвалу, для зовнішніх стін - не менше 0,7 м.
Розрахункова глибина промерзання грунту розраховується за формулами [19] в залежності від нормативного значення глибини промерзання для конкретної місцевості:
· П. 2.28. Розрахункова глибина сезонного промерзання грунту. м, визначається за формулою
де - нормативна сезонного глибина промерзання, що визначається за пп. 2.26. і 2.27 [...] або по схематичною мапі [30];
- коефіцієнт, що враховує вплив теплового режиму споруди, що приймається: для зовнішніх фундаментів опалювальних споруд - по табл.1; для зовнішніх і внутрішніх фундаментів неопалюваних споруд - = 1,1, крім районів з негативною середньорічною температурою.
Табл. 1 Таблиця для визначення коефіцієнта, що враховує
вплив теплового режиму споруди
Коефіцієнт при розрахунковій середньодобовій температурі повітря в приміщенні, яке прилягає до зовнішніх фундаментів, ° С
Примітки: 1. Наведені в табл.1 значення коефіцієнта відносяться до фундаментів, у яких відстань від зовнішньої грані стіни до краю фундаменту <0,5 м; если ³ 1,5 м, значения коэффициента повышаются на 0,1, но не более чем до значения = 1; при промежуточном размере значения определяются по интерполяции. 2. К помещениям, примыкающим к наружным фундаментам, относятся подвалы и технические подполья, а при их отсутствии - помещения первого этажа. 3. При промежуточных значениях температуры воздуха коэффициент принимается с округлением до ближайшего меньшего значения, указанного в табл. 1.
· П. 2.29. Глибина закладення фундаментів опалювальних споруд за умовами недопущення морозного здимання грунтів основи повинна призначатися:
а) для зовнішніх фундаментів (від рівня планування) по табл. 2;
б) для внутрішніх фундаментів - незалежно від розрахункової глибини промерзання грунтів.
Табл. 2 Таблиця для визначення глибини закладення фундаментів
опалювальних споруд для зовнішніх фундаментів
Грунти під підошвою фундаменту
Глибина закладення фундаментів в залежності від глибини розташування рівня підземних вод. м, при
Cуглінкі, глини, а також великоуламкові грунти з пилувато-глинистих заповнювачем при показнику текучості грунту <0,25
Примітки. 1. У випадках, коли глибина закладення фундаментів не залежить від розрахункової глибини промерзання. відповідні грунти, зазначені в цій таблиці, повинні залягати до глибини не менше нормативної глибини промерзання. 2. Положення рівня підземних вод має прийматися з урахуванням вказівок пп. 2.17-2.21 [...].
Глибина закладення зовнішніх і внутрішніх фундаментів неопалюваних споруд має бути призначена за табл. 2, при цьому глибина обчислюється: при відсутності підвалу або технічного підпілля - від рівня планування, а при наявності - від підлоги підвалу або технічного підпілля.
Заглиблення фундаментів під невідповідальні конструкції (наприклад, ганок, фундамент під літній туалет і ін.) В несучий шар грунту має бути не менше 10-15 см.
Глибину закладення фундаменту в деяких випадках допускається призначати незалежно від глибини промерзання грунту, якщо на основі спеціальних досліджень і розрахунків встановлено, що деформації обдимання не призводять до порушення експлуатаційної придатності будівлі.
При проектуванні мелкозаглубленних і незаглиблений фундаментів передбачаються заходи, спрямовані на зниження, викликаних силами обдимання, деформацій підстав до гранично допустимих величин. Див. Мал. 9.
Глибину закладення фундаментів при переходах підвальній частині будівлі до безпідвальних або в місцях примикання фундаментів внутрішніх стін до зовнішніх змінюють поступово. Довжина сходинки повинна бути в 2 рази більше різниці в відмітках підошов фундаментів, а висота ступені - не більше 600мм. Тобто розміри уступів повинні бути такими, щоб в тілі фундаменту не виникали розтягують зусилля.
Рис.9 Один з можливих варіантів зниження впливу
на фундамент сил обдимання
