|
О строительстве традиционном и не очень. Статьи 1-99.--->
О строительстве традиционном и не очень. Статьи 100-199.
Фундаменты кирпичных и мелкоблочных дачных домов.
Л. Гинзбург, кандидат технических наук
В предыдущей статье в журнале «Дом» (№№ 1 и 2 за 2009 г) были рассмотрены возможности применения под деревянными щитовыми и каркасными бесподвальными домами столбчатых и ленточных фундаментов, заглублённых и мелкозаглублённых в непучинистые и пучинистые грунты.
Было показано, что при малых нагрузках от дома в случае применения заглублённых столбчатых фундаментов в пучинистых грунтах требуются большие объёмы земляных работ для обеспечения их устойчивости и следовательно — надёжности. Использование заглублённых столбчатых фундаментов в пучинистых грунтах нецелесообразно по их технико-экономическим показателям.
Были проанализированы возможные причины повреждений фундаментов и деформаций лёгких домов.
Сегодня рассмотрим возможности применения заглублённых и мелкозаглублённых столбчатых и ленточных фундаментов под более тяжёлыми кирпичными и мелкоблочными бесподвальными дачными домами, нагрузки от которых способствуют увеличению устойчивости фундаментов в пучинистых грунтах.
Так как решение поставленной задачи при многообразии проектов домов и грунтовых условий в объёме журнальной статьи не представляется возможным, рассмотрим варианты фундаментов на примере конкретного дома в грунтовых и климатических условиях Московской области.
Исходные данные по дому и грунтовым условиям
Одноэтажный с утеплённой полумансардой бесподвальный жилой дом имеет размеры в осях 10,5x9,0 м. Крыльцо условно не показано (рис. 1).
Рис. 1. План цоколей дачного дома
Наружные стены дома толщиной 450 мм выполнены из пенобетонных блоков с облицовкой в полкирпича. Внутренние стены толщиной 300 мм сложены из тех же блоков. Внутри дома стены оштукатурены. Цокольное перекрытие и перекрытие 1 -го этажа выполнено пустотными железобетонными панелями. Внутри полумансарда облицована сухой штукатуркой. Крыша — двухскатная, кровельное покрытие — металлочерепица. Высота цоколя от поверхности грунта принята равной 0,8 м.
Эпюры нагрузок на фундаменты представлены на рис. 2.
Рис. 2. Эпюры максимальных нагрузок от надфундаментной части дома, тс/м.
Допустимые значения абсолютных деформаций для домов со стенами из штучных материалов составляют 2,5 см, относительные деформации (прогиб, выгиб) - 0,0005.
Дом строится с учётом отложенного периода постоянного проживания, поэтому при проектировании фундаментов он рассматривается как неотапливаемый.
Строительная площадка представлена следующими напластованиями грунтов:
— с поверхности до глубины 0,2 м, залегает растительный слой с небольшим содержанием органических веществ, который в местах устройства фундаментов подлежит удалению;
— глина тугопластичной консистенции, мощность слоя — 1,3 м;
— суглинок мягкопластичной консистенции, мощность слоя, вскрытая скважиной, — 1,4 м.
Грунтовые воды вскрыты на глубине 1,5 м. По степени морозоопасности грунты характеризуются как среднепучинистые.
Расчётная глубина промерзания под неотапливаемым домом составляет
1,6 м. Прогнозируемые деформации пучения свободной от снега поверхности грунта могут достигать 10 см. Касательные силы пучения, действующие по боковой поверхности заглублённых фундаментов — 9,0 тс/м2 (СП 50-101, табл. 6.10).
Рассмотрим возможности применения следующих конструкций фундаментов:
— столбчатые призматические сечением 0,3x0,3 и 0,4x0,4 м, заглублённые ниже расчётной глубины промерзания (на 1,7 м);
— столбчатые сечением 0,3x0,3 м с опорными плитами, заглублённые на 1,7 м;
— столбчатые сечением 0,3x0,3 м с опорными плитами, заглублённые на 0,4 м;
— столбчатые из опорных плит, заглубленных на 0,25 м;
— ленточные монолитные, заглубленные на 0,3 м.
Столбчатые заглублённые фундаменты
Расчётное сопротивление мягкопластичного суглинка на глубине 1,7 м, определённое по СНиП 2.02.01 - 83* на основе характеристик, полученных при инженерно-геологических изысканиях, равно 2,4 кгс/см2 (24 тс/м2). Зная расчётное сопротивление грунта, можно определить допустимые нагрузки на принятые к рассмотрению фундаменты с разной опорной площадью (табл. 1).
Таблица 1. Допустимые нагрузки на фундаменты с разной опорной площадью
При известных значениях допустимых нагрузок на опоры и погонных нагрузок от дома (рис. 2) не составляет труда рассчитать необходимый шаг опор.
При применении заглублённых столбчатых фундаментов сечением 0,3x0,3 м по осям А и В, где нагрузки минимальные, шаг опор должен быть не более 0,6 м — сплошной частокол. По другим осям, где нагрузки больше, даже при установке опор с шагом 0,3 м (вплотную друг к другу) нагрузки на них от дома превышают допустимые. То есть призматические столбчатые фундаменты сечением 0,3x0,3 м под данным домом не применимы по нагрузкам.
При использовании призматических заглублённых столбчатых фундаментов сечением 0,4x0,4 м расстояние между опорами по осям А и В должно быть не более 1,0 м, по осям 2 и 4 — 0,4 м
(вплотную друг к другу), а по оси 3 даже при таком расположении опор нагрузка от дома превышает допустимые значения. Вывод однозначный — призматические заглублённые столбчатые фундаменты сечением 0,4x0,4 м непригодны для применения под рассматриваемым домом по допустимым нагрузкам. Вероятнее всего они неприменимы и в других грунтовых условиях, и под другими домами со стенами из штучных материалов.
Попытка применить столбчатые призматические фундаменты с большим шагом приведёт к повышенным неравномерным осадкам и образованию в стенах трещин.
Можно увеличить несущую способность столбчатых фундаментов, устроив под ними опорные плиты. Имеется возможность задать шаг опор, например, 1,5 м и определить по расчётному сопротивлению грунта необходимые размеры плит (см. табл. 1), при которых осадки будут в допустимых пределах. Всего требуются 36 таких опор (рис. 3а).
Рис. 3. План размещения опорных плит столбчатых фундаментов
Расход бетона только на них (вместе с плитами) составляет: при высоком ростверке — 9,2 м3, при низком ростверке — 7,2 м3.
Ростверк устраивают по верху столбчатых фундаментов в виде сборной или монолитной балки для обеспечения пространственной жёсткости всей фундаментной конструкции, а также для возможности вести кладку стен между опорами.
Ростверк можно устраивать высоким — в уровне верхнего обреза цоколя, с воздушным зазором между ним и поверхностью грунта или низким — опирающимся на грунт или с некоторым заглублением в него.
Далее проанализируем целесообразность устройства столбчатых фундаментов с высоким или низким ростверком и определим его необходимую высоту.
Расчётом на продавливание плит столбами сечением 0,3x0,3 м определим необходимую толщину этих плит, которая при марке бетона не менее В 12,5 в нашем случае составит 0,15 м.
После расстановки фундаментов и определения размеров плит вертикальные опоры в пучинистых грунтах необходимо рассчитать на устойчивость. Заглублённые вертикальные опоры при промерзании пучинистого грунта под неотапливаемым домом на расчётную глубину 1,6 м должны оставаться неподвижными. Это достижимо,
если касательные силы пучения при обратной засыпке пазух котлованов непучинистым грунтом (крупным или средней крупности песком) не превышают нагрузки от дома.
Мы приняли, что при откопке вручную размеры котлованов в плане должны быть не менее 0,8x0,8 м. Расчёты показывают, что для плит 0,4x0,4; 0,6x0,6 и 0,7x0,7 м размеры котлованов 0,8x0,8 м удовлетворяют условию устойчивости. Для плит 0,8x0,8 и 0,9x0,9 м размеры котлованов должны быть увеличены по технологическим соображениям до 0,9x0,9 и 1,0x1,0 м соответственно. Эти размеры котлованов тем более удовлетворяют требованиям устойчивости.
На рис. 4а показана конструкция заглублённых столбчатых фундаментов и основания по оси 4. Объём разрабатываемого грунта по всему дому составляет 41,0 м3.
Рис. 4.
Варианты устройства фундаментов: а — столбчатый с верхним ростверком, заглублённый на 1,7 м; б — столбчатый с верхним ростверком, заглублённый на 0,4 м; в — столбчатый с полнопрофильным цоколем, заглублённый на 0,25 м; г — ленточный, заглубленный на 0,3 м;
1 — вертикальная опора;
2 —опорная плита;
3 — ростверк;
4 — фиксирующий стержень;
5 — цоколь;
6 — ограждающая панель;
7 — ленточный фундамент;
8 — глубина промерзания.
Для сравнения данного фундамента с другими вариантами их технические показатели сведены в табл. 2.
Таблица 2 Технические показатели фундаментов
Столбчатые мелкозаглублённые фундаменты
Обратим внимание, что котлованы заглублённых фундаментов в нашем конкретном случае отрывают ниже уровня грунтовых вод. Получить качественное основание, на которое устанавливают плиты, в этом случае вряд ли удастся, поскольку могут быть дополнительные осадки.
Строительные Нормы настоятельно рекомендуют устраивать фундаменты по возможности выше уровня грунтовых вод. Такая возможность имеется при применении мелкозаглублённых столбчатых фундаментов сечением 0,3x0,3 м с опорными плитами, заглублёнными на 0,4 м (рис 4б). При шаге 1,5 м также требуется таких 36 опор (рис. 3б).
Расчётное сопротивление полутвёрдой глины на глубине 0,4 м равно 3,7 кгс/см2. Однако при определении размеров опорных плит нужно учитывать, что в среднепучинистых грунтах, для ограничения деформаций пучения, под плитами устраивают противопучинную песчаную (песчано-гравийную) подушку из крупного или средней крупности песка, расчётное сопротивление которой определено равным 1,8 кгс/см2. Размеры
опорных плит расчитаны по этому сопротивлению.
Конструкция мелкозаглублённого фундамента с высоким ростверком показана на рис. 4б. Расход бетона на опоры с плитами по сравнению с заглублёнными столбчатыми фундаментами сокращается в зависимости от положения ростверка (высокий, низкий) в 1,6...2,0 раза и составляет 5,6 — 3,6 м3 (табл. 2).
Размеры котлованов в плане с учётом обеспечения устойчивости вертикальных опор определены так же, как в случае заглублённых фундаментов: для плит 0,5; 0,6 и 0,7 м размеры котлованов составляют 0,8x0,8 м, для плит 0,8; 0,9 и 1,0 м размеры котлованов — 0,9x0,9; 1,0x1,0 и 1,1x1,1 м соответственно.
Глубина котлованов определена с учётом толщины противопучинной подушки. Так как грунт под нашим домом среднепучинистый, ограничение деформаций пучения до допустимых значений здесь достигают устройством под плитами противопучинной подушки. Толщина её под разными опорами — 0,1...0,2 м, но для упрощения технологии работ принята единая толщина всех подушек — 0,2 м. При этом определённые расчётом деформации пучения отдельных опор находятся в допустимых пределах — 1,8...2,5 см.
Объём земляных работ при изготовлении мелкозаглублённых столбчатых фундаментов составляет 17,0 м3, что примерно в 2,5 раза меньше, чем при заглублённых фундаментах.
На рис. 4в представлен вариант конструкции мелкозаглублённого столбчатого фундамента, состоящего из полнопрофильного цоколя и опорных плит, устраиваемых с шагом 1,5 м. В этом случае расход бетона на фундаменты ещё более сокращается. Целесообразность применения таких фундаментов рассмотрим при анализе цоколей разных конструкций.
В табл. 2 приведены также показатели по расходу бетона и объёму земляных работ при применении мелкозаглублённых ленточных фундаментов (рис. 4г). Целесообразность применения ленточных фундаментов рассмотрим ниже при анализе преимуществ и недостатков рассмотренных конструкций.
На данном этапе приходим к выводу, что наиболее экономичными являются мелкозаглублённые столбчатые фундаменты с опорными плитами и низким ростверком.
Чтобы определить, в какой мере положение ростверка влияет на целесообразность его применения, необходимо рассмотреть возможные конструкции цокольной части домов.
(Окончание следует)
Форум «Дела домашние» на www.master-sam.ru
«Дом» 3/2009
|
