Метод послойного суммирования при расчетах осадки фундаментов зданий

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.

Описание

Осадка фундамента — это очень важная характеристика, она меняется с течением времени и в зависимости от грунта. Есть причины, по которым обычно случается неравномерное проседание:

• Экономия на материалах для фундамента и покупка дешевых и некачественных материалов.
• Дешевая и неквалифицированная рабочая сила.
• Неверно произведены расчеты глубины фундамента, уровня близости грунтовых вод.
• Нет дренажной системы.

Цели определения осадки:

• определить величину просадки;
• выполнить точный расчет осадки для фундамента из разных материалов;
• рассчитать возможные деформации и физические изменения.

Варианты исправления

Из-за высокой силы пучения промерзшая земля может поднять крупное сооружение. Чтобы предупредить деформацию фундамента, надо минимизировать возможность расширения основания. Существуют методы, которые позволяют превратить проблемный грунт в непучинистый.

Изоляция

Процедура защищает фундамент от разрушительного воздействия воды, создает между почвой и бетоном промежуточный ярус. Из-за дополнительной конструкции ухудшается сцепление, грунт соскальзывает с поверхности основы, что снижает давление и уменьшает пучение.

Улучшение характеристик основы Источник sdelai-lestnicu.ru

Места выхода коммуникаций не уплотняют

Коммуникации могут заходить в дом через стенки фундамента, тогда они находятся в зоне уплотнения обратной засыпки. Также с уплотнением грунта над коммуникациями можно столкнуться при устройстве полов по грунту. В этих местах использование виброплиты затруднительно, потому что всегда есть опасность повредить трубу. Часто из-за этого в этих местах решают не уплотнять грунт. Правильнее все же провести уплотнение, для этого можно воспользоваться ручной трамбовкой.

Уплотненный грунт должен быть не только над коммуникациями, но и под ними. Подробнее про ошибки, связанные с прокладкой коммуникаций через фундамент читайте в статье (ссылка).

Расчет бетона на фундамент

Бетон – база любого фундамента. Это приготовленная в выдержанных пропорциях смесь из цемента необходимой марки, песка, воды и щебня. Используется абсолютно во всех строительных работах, от возведения забора до строительства небоскребов.

Классификация (маркировка) бетонов осуществляется по прочности на сжатие (М), подвижности (П), водонепроницаемости (W) и морозоустойчивости (F).

Марка бетона определяется допустимыми нагрузками (прочность на сжатие). Характеризует нагрузку на один кубический сантиметр поверхности (выражается в кг/см²).

Среди многообразия выбора марок бетона (от м50 до м800) при возведении частных домов и хозяйственных построек чаще используются марки М100-М400.

Для легковесных построек используется бетон марки 100. Бетон 150 используется для заливки мелкозаглубленного фундамента нетяжелых построек по типу гаража, бани.

При формировании подпорных конструкций более подходящая марка бетона – М200. М250 не самая часто используемая марка бетона в связи с незначительной разницей в цене с М300, при наличии больших достоинств у последнего. Поэтому М300 – выбор номер один зданий высотой до трех этажей. Бетон М400 – вариант выбора для многоэтажных домов.

Готовится раствор на основе цемента подобранной марки. Заранее требуется просчитать расход цементной смеси и сколько надо песка и цемента в тех пропорциях для заливки фундаментной площадки, которые обеспечат долгий срок ее службы без деформации. К примеру, цемент марки М400 в приготовлении бетона М100 требует пропорций 1:4:5 (цемент, песок и щебень соответственно).

Фиброволокно для бетона: обман маркетологов или нет

Расчет осадки свайного фундамента

Такие установки используются для самых разных конструкций, имеют активное распространение благодаря лёгкости монтажа, малозатратности и прочности. Специфика расчета осадки подобных оснований несколько отличается от схем для других оснований. Как быть, когда обнаружились трещины в основании и перекосы дома?

Для начала нужно разобраться, что вызвало этот процесс, понаблюдать за ним, обнаружив или исключив расширение и другие сильные изменения. Есть множество методов для установления точной расчетной осадки и самый из них популярный способ послойного суммирования.

Рассмотрите примеры осадки

Производится осадка методом послойного суммирования опоры дома под влиянием давления в фундаменте, спровоцированной нагрузкой рядом стоящих оснований в таком порядке:

1. наносятся на геологический разрез очертания фундамента;
2. подошва делится на горизонтальный, однородный по сжимаемости слой;
3. рассчитываются стандартные показатели давления, образующиеся в месте пересечения вертикальной оси;
4. устанавливается величина активной зоны;
5. по формуле определяется осадка.

Полученные вычисления очень нужны, так как эти цифры сравниваются с допустимой осадкой. Она указывает на деформации, которые, возможно, произойдут в будущем для каждой отдельной конструкции. Если выяснится, что предельная осадка превышает нормы, то добавляются еще сваи, для упрочнения фундамента.

Такая осадка фундамента методом послойного суммирования может проводиться при следующих условиях: грунт у основания – плотное, линейно-деформируемое изотропное тело; невозможно расширение грунта по бокам в фундаменте; опора дома не имеет жесткости.

Выявленная осадка – это стабилизированная деформация, то есть она достигается естественным путем в течение нескольких десятков лет под воздействием грунтов. В глинистых, водонасыщенных почвах стабилизация может выходить за пределы десятилетий до сотен лет.

Зачем уплотнять грунт?

Чтобы осознать масштаб проблемы, нужно понять значение процедуры уплотнения грунта. Так как грунт не относится к строительным материалам, то мы невольно перестаем учитывать его в процессе строительства. Грунт подвержен осадке, усадке, просадке, набуханию и другим процессам, которые могут вызвать деформацию основания и нанести вред всему дому.

• Осадка – это процесс уплотнения грунта под весом постройки. Основная задача уплотнения – сделать осадку равномерной, чтобы она проходила в рамках проектных значений.
• Просадка – это другой вид уплотнения, когда почва теряет свой объем из-за размачивания или перегнивания органики.
• Усадка происходит в результате температурных воздействий.
• Набухание – увеличение объема грунта из-за насыщения почвы грунтовыми водами.

На все эти процессы в равной степени влияет правильное уплотнение.

Причины проседания

Проседание грунта может происходить по разным причинам:

• Для мерзлой почвы характерны термические просадки, возникающие при повышении температуры. Такие процессы происходят в многолетнемерзлых горных породах.
• Лессы и лессовидные грунты уменьшаются в объеме при замачивании. Причина кроется в недоуплотненном состоянии почвы. Она представляет собой пористую массу, частицы которой скреплены мельчайшими кристаллами соли. Прочность их связи резко уменьшается при повышении влажности, а поры способствуют легкому распространению воды в породе. Соль быстро растворяется и структура грунта рушится. В результате этого процесса образуются просадки. Такие почвы характерны для степных или полупустынных районов.
• Еще одной причиной являются динамические воздействия на грунт, они приводят к вибрационным просадкам.

Осадки фундаментов

СП 22.13330.2016 Автор НИИОСП им.Н.М.Герсеванова

Расчет оснований по деформациям

• где s — осадка основания фундамента (совместная деформация основания и сооружения);
• s_u — предельное значение осадки основания фундамента (совместной деформации основания и сооружения), устанавливаемое в соответствии с требованиями 5.6.46-5.6.50

Определение осадки основания фундаментов

Осадку основания фундамента s, см, определяеся с использованием расчетной схемы в виде линейно деформируемого полупространства согласно 5.6.31.

При глубине котлована не больше 5 м осадку основания фундамента s, см, вычисляют методом послойного суммирования по формуле (5.16.2), без учета ее второго члена (5.6.34)

• β — безразмерный коэффициент, равный 0,8;
• σ_z,pi -среднее значение вертикального нормального напряжения (далее — вертикальное напряжение) от внешней нагрузки в i-м слое грунта по вертикали, проходящей через центр подошвы фундамента (см. 5.6.32), кПа;
• h_i -толщина i-го слоя грунта, см, принимаемая не более 0,4 ширины фундамента;
• E_i -модуль деформации i-го слоя грунта по ветви первичного нагружения, кПа;
• σ_z,γi -среднее значение вертикального напряжения в i-м слое грунта по вертикали, проходящей через центр подошвы фундамента, от собственного веса выбранного при отрывке котлована грунта (см. 5.6.33), кПа;
• n -число слоев, на которые разбита сжимаемая толща основания.

При этом распределение вертикальных напряжений по глубине основания принимают в соответствии со схемой, приведенной на рисунке 5.2. Примечания

1. Средние значения напряжений σ_z,pi и σ_z,γi, в i-м слое грунта допускается вычислять как полусумму соответствующих напряжений на верхней и нижней границах слоя.
2. При возведении сооружения в отрываемом котловане следует различать три следующих значения вертикальных напряжений: σ_z,g — от собственного веса грунта до начала строительства; σ_z,u— после отрывки котлована; σ_z— после возведения сооружения.

Значения вертикальных напряжений от внешней нагрузки σ_zp=σ_z-σ_zu, кПа для прямоугольных, круглых и ленточных фундаментов на глубине z от подошвы фундамента по вертикали, проходящей через центр подошвы, вычисляют по формуле

• где α- коэффициент, принимаемый по таблице 5.8 в зависимости от относительной глубины ξ, равной 2z/b;
• р — среднее давление под подошвой фундамента, кПа.

При сплошной равномерно распределенной нагрузке на поверхности земли интенсивностью q, кПа (например, от веса планировочной насыпи) значение σ_z,nfp по формуле (5.22) для любой глубины z вычисляют по формуле σ_z,nfp=σ_zp+q.

Вертикальное напряжение от собственного веса грунта на отметке подошвы фундамента σ_z,γ=σ_z,g-σ_zu, кПа, на глубине z от подошвы прямоугольных, круглых и ленточных фундаментов вычисляют по формуле

• где α — то же, что и в (5.17);
• σ_zg,0— вертикальное напряжение от собственного веса грунта на отметке подошвы фундамента, кПа (при планировке срезкой σ_zg,0=γ’d, при отсутствии планировки и планировке подсыпкой σ_zg,0=γ’d_n, где γ’ — удельный вес грунта, кН/м, расположенного выше подошвы; d и d_n, м (см. рисунок 5.2).

При этом в расчете σ_z,γ используются размеры в плане не фундамента, а котлована.

Вертикальное эффективное напряжение от собственного веса грунта σ_z,g, кПа, в точке основания на глубине z от подошвы фундамента, вычисляют по формуле

• где γ’-средний удельный вес грунта, расположенного выше подошвы фундамента;
• d_n м, см. рисунок 5.2;
• n -номер слоя грунта, в котором расположена рассматриваемая точка;
• γ_i и h_i— соответственно удельный вес, кН/м 3 , и толщина i-го слоя грунта;
• z_i-1 -глубина верхней границы i-го слоя грунта, отсчитываемая от подошвы фундамента (см. рисунок 5.2), м;
• u -поровое давление в рассматриваемой точке, кН/м 3

Природное поровое давление в исследуемом слое грунтового основания рассчитывается по формуле

• где ρ

_w — плотность поровой воды, т/м 3 ; g – ускорение силы тяжести, м/сек 2 z_w,i – глубина залегания уровня i–го слоя грунта от положения уровня грунтовых вод;

Для неводонасыщенных грунтов поровое давление принимается равным нулю (u=0).

Удельный вес полностью водонасыщенных грунтов (степень водонасыщения Sr=1, удельный вес γ= γ_sat) с учетом взвешивающего действия воды определяется по формуле

где γsat — удельный вес грунта при полном водонасыщении;

• где γ_sb — удельный вес частиц грунта, принимаемый равным для песчаного грунта 26 кН/м3, для пылевато-глинистого 27 кН/м3;
• γ_w — удельный вес воды, принимаемый равным 10 кН/м3;
• е — коэффициент пористости.

Нижнюю границу сжимаемой толщи основания принимают на глубине z=Н_c, где выполняется условие σ_zp=0,5σ_gp. При этом глубина сжимаемой толщи не должна быть меньше H_min, равной b/2 при b≤10 м, (4+0,1b) при 10 60 м. (5.6.41)

Алгоритм выполнения расчета. Версия – СНиП 2.02.01-83*

Программа разработана на основании пп. 2.40; 2.41; 2.48 и Приложения
2 СНиП 2.02.01-83* и соответствующих пунктов Пособия по проектированию
оснований зданий и сооружений (к СНиП 2.02.01-83). В программе автоматически
выбирается расчетная схема основания — в виде линейно-деформируемого полупространства
или слоя конечной толщины. Для этого первоначально выполняется расчет
по схеме работы основания в виде линейно-деформируемого полупространства
с определением величин деформаций и глубины сжимаемой толщи. Переход на
схему слоя конечной толщины осуществляется в двух случаях:

• в пределах сжимаемой толщи встретится слой с Е > 10000 тс/м2,
  и его толщина будет удовлетворять условию 32(6) «Пособия по проектированию
  оснований зданий и сооружений»;
• оба размера сторон подошвы превышают величину 10.0 м.

Определяется расчетная толщина линейно-деформируемого слоя (п.2.220
«Пособия …»), после чего в ее границах анализируются модули
деформации. Переход на схему упругого слоя в этом случае осуществляется,
если в пределах расчетной толщины этого слоя суммарная толщина слоев с
модулем деформации Е < 1000 тс/м2 не превышает 20%. Расчетная
величина упругого слоя увеличивается на толщину слоя с модулем деформации
Е < 1000 тс/м2, если этот слой расположен ниже уровня низа
упругого слоя, и его толщина не превышает 5.0 м.

При большей толщине такого слоя расчет выполняется по схеме упругого
полупространства. При определении деформации фундамента учитывается влияние
соседних фундаментов. Дополнительные давления от соседних фундаментов
определяются по методу угловых точек в соответствии с п.3 приложения 2
СНиП 2.02.01-83*. Предполагается, что подошвы рассматриваемого и влияющих
фундаментов расположены на одной отметке, и бытовое давление у них на
этой отметке одинаковое, но различны нагрузки и размеры подошв.

Аналогично соседним фундаментам определяются дополнительные давления
от влияния полезных нагрузок на пол первого этажа здания, но учитывается
их истинный уровень приложения. Давление от нагрузок с увеличением глубины
затухает, а давление от насыпного слоя на любой глубине равно весу столба
площадью 1 м2 этого слоя, так как считается, что насыпной слой
находится на значительной площади. Большое влияние на величину осадки
может оказать наличие полезной нагрузки на пол здания, если она находится
на значительной площади. Напряжение от собственного веса грунта (бытовое
давление) на отметке подошвы фундамента определяется как при планировке
срезкой (уровень планировки H
нужно задать меньше уровня естественного рельефа H_z)
так и при планировке подсыпкой (уровень планировки H
нужно задать больше уровня естественного рельефа H_z).

Согласно СНиП 2.02.01-83* глубина сжимаемой толщи при расчете осадки
определяется до уровня, в котором бытовое давление в пять раз превосходит
дополнительное. Однако, если ниже этого уровня слой грунта имеет модуль
деформации Е < 500 тс/м2, то этот слой включается в границу
сжимаемой толщи. При большой толщине такого слоя граница сжимаемой толщи
определяется до уровня, в котором бытовое давление в десять раз больше
дополнительного.

Точность определения глубины сжимаемой толщи – до 1 мм, при этом нижний
заданный слой считается большой толщины. На уровне кровли всех заданных
слоев грунта, за исключением уровня подошвы фундамента, проверяется прочность
грунтов в соответствии с п. 2.48 СНиП 2.02.01-83*. Просадка основания
считается в пределах заданной просадочной толщи. При первом типе просадочности
величина просадки определяется только от нагрузок на основание и для всех
заданных слоев грунта; при втором типе — от нагрузок на основание и собственного
веса грунта до уровня, в котором бытовое давление равно начальному просадочному
давлению, при этом нижней границей служит заданный уровень.

При определении коэффициента просадочности используется величина начального
просадочного давления слоев грунта. При втором типе просадочности коэффициент
просадочности принимается равным 1.

Для определения расчетного сопротивления основания значения φ_II,
с_II и γ_II принимаются средневзвешенными для слоя
грунта толщиной z ниже подошвы фундамента: z = b/2 при b<4,0 м и z=b/3
при b≥4,0 м.

Предельно допустимые осадки фундаментов

На сегодняшний день отсутствуют убедительно обоснованная нормативная величина предельно допустимой дополнительной осадки зданий. Нормативные документы, как правило, не делают различия между первоначальной, полученной при строительстве, и дополнительной осадкой. Предельная средняя осадка кирпичного здания по документам составляет примерно 10-12 см.

Стоит отметить, что первоначальные осадки фундамента на однородном грунтовом основании равномерны по пятну застройки, поэтому даже при большой допустимой средней осадки (10-12 см), также удовлетворяются и требования в отношении неравномерности осадок. А, как известно, результатом неравномерности являются перекосы здания и возникновение трещин.

По стандартам, предельно допустимая осадка для зданий 1-ой категории технического состояния составляет 5 см, а для зданий 2-ой и 3-ей категории, уже имеющих деформации — 3 и 2 см.

Как показывают наблюдения, кирпичные здания 1-й и 2-й категории состояния при локальной дополнительной осадке 5 см могут получить серьезные повреждения.

В стенах будут образовываться сквозные трещины, а при возникновении вертикальной трещины ее раскрытие сопоставимо с величиной осадки. Сдвиг плит сборных перекрытия при этом по площадкам опирания очень близок к предельному. В этом случае ремонт здания потребует выселения жильцов, выборочного усиления конструкции и восстановление внутреннего и наружного декора.

При осадках 3 и 2 см потребуется ремонт меньшего объема. Так можно ли считать допустимой осадку фундамента 2-5 см? Конечно, если за критерий допустимости принимать отсутствие обрушения конструкций, и нельзя, если за критерий допустимости принимать отсутствие повреждений, которые требуют ремонта.

Статья про осадку фундамента, причины возникновения, меры предупреждения.

Осадка фундамента – вертикальное его перемещение в результате деформации слоёв грунта, расположенных ниже, чем подошва фундамента.

Наиболее распространённый и чаще всего проявляющийся дефект фундамента любого типа – процесс неравномерного проседания основания постройки. Именно вследствие неравномерной осадки фундамента, проявляющейся из-за осадочных процессов грунта, возникает такое неприятное явление, как трещины основания и стен строения, которые могут послужить результатом возникновения более негативных последствий. Самым распространённым проявлением просадки основания являются перекосы здания.

Осадка фундамента

У жильцов частных домов может возникнуть одна очень неприятная проблема: в фундаменте за долгое время могут появиться дефекты в виде трещин, из-за чего он начинает смещаться. Этот сдвиг или смещение имеет название «осадка фундамента». Это происходит вследствие сжатия почвенного покрова. Причины появления осадки фундамента, методы проведения диагностики осадки, расчет осадки разных видов фундамента, решение этой проблемы – все это будет обсуждаться в этой статье

Важно помнить, что при появлении трещин в основании, не нужно бояться, просто продолжайте следить за этим, пока осадка фундамента не дошла до критического состояния

Определение осадки фундамента методом послойного суммирования деформаций.

Сущность метода послойного суммирования заключается в определении осадок элементарных слоев основания в пределах сжимаемой толщи от дополнительных вертикальных напряжений σ_zp, возникающих от нагрузок, передаваемых сооружением. Осадка фундамента определяется суммированием осадок элементарных слоев основания.

Так как в основу этого метода положена расчетная модель основания в виде линейно деформируемой сплошной среды, то необходимо ограничить давление на основание такими пределами, при которых области возникающих пластических деформаций незначительно нарушают линейную деформируемость основания, то есть требуется выполнение условий P ≤ R и P_max ≤ 1,2R.

Расчет осадки фундамента производится на действие осевых расчетных нагрузок с коэффициентом надежности по нагрузке γ_f =1.

СНиП рекомендует метод послойного суммирования для расчета осадок фундаментов шириной до 10 м при отсутствии в пределах сжимаемой толщи грунтов с модулем деформации Е >100 МПа. Осадка основания определяется по формуле

где

nσ_zpiih_i, Е_ii

Свод правил по проектированию и устройству оснований и фундаментов зданий и сооружений рекомендует этот метод во всех случаях. При этом осадка определяется по формуле

где b –безразмерный коэффициент, принимаемый равным 0,8 независимо от вида грунта; s_zр,i – вертикальное нормальное напряжение от внешней нагрузки в середине i -го слоя; h_i– толщина i – го слоя грунта, принимаемая не более 0,4 ширины фундамента; E_i– модуль деформации i –го слоя грунта, принимаемый по ветви первичного нагружения; s_zγ,i – среднее значение вертикального напряжения в i –м слое грунта от собственного веса выбранного при отрывке котлована грунта; E_e,i– модуль деформации i –го слоя грунта, принимаемый по ветви вторичного нагружения; n – число слоев, на которые разбита сжимаемая толща основания.

При расчете осадки фундаментов, возводимых в котлованах глубиной менее 5 м, допускается в формуле (3.28) не учитывать второе слагаемое. В таком случае формула (3.28) совпадает с формулой (3.27).

Величина напряжений s_zр с глубиной убывает, и в расчете ограничиваются толщей, ниже которой деформации грунтов пренебрежимо малы. Нижнюю границу сжимаемой толщи основания принимают на глубине z = H_c , где выполняется условие s_zр = ks_zg, где

Если в пределах глубины H_c, найденной по указанным выше условиям, залегает слой грунта с модулем деформации Е > 100 МПа, сжимаемая толща принимается до кровли этого слоя.

Если найденная по указанным выше условиям нижняя граница сжимаемой толщи находится в слое грунта с модулем деформации Е

Коэффициент a определяетсятаблице 5 Приложения 2, а также по в зависимости от величин

lbzs_zрz

3. Определяются напряжения s_zgот собственного веса грунта, и строится эпюра природного давления на границах слоев.

Напряжение от собственного веса грунта (природное давление) определяется суммированием веса каждого слоя грунта:

где g_i– удельный вес грунта i –го слоя; h_i – толщина i –го слоя; n – количество слоев.

Эпюра напряжений s_zg строится в том же масштабе, что и эпюра s_zр, и ее значения откладываются слева от оси z.

4. Определяется глубина сжимаемой толщи H_c по указанным выше условиям.

5. Определяется осадка основания фундаментапо формуле (3.27).

Расчет основания по деформациям считается удовлетворительным, если совместная деформация основания и сооружения не превышает предельного значения и выполняется условие

Последнее изменение этой страницы: 2016-04-23; Нарушение авторского права страницы

Похожие записи:

Подготовка участка под строительство частного дома Один раз заплатил Раствор для фундамента Фасадная доска из дпк Пенополистирол под ламинат: разновидности, характеристики, плюсы и минусы Звонок своими руками и схема подключения электрозвонка в квартиру