Как уменьшить нагрузку на фундамент

Обновлено: 18.04.2024

Нередко владельцы частных домов сталкиваются с проблемой разрушения фундамента. Чаще всего это касается старых бревенчатых или брусовых построек. Но иногда укрепление требуется и фундаменту нового дома, если при сооружении не были соблюдены технологии и учтены природные факторы, например, насколько глубоко промерзает грунт на территории. В некоторых случаях основание разрушается, если вблизи дома строятся какие-либо объекты. И, наконец, фундамент требует укрепления, если к уже готовому зданию планируется пристроить дополнительные помещения или надстроить этажи. Если этим пренебречь, то увеличение массы здания может привести к просадке, перекосу входных и оконных конструкций, образованию трещин в основании и даже полному разрушению.

Причины частичного разрушения фундамента

Фундамент представляет собой платформу, на которой базируется сооружение. Он распределяет массу здания по всей площади и снижает удельное давление на почву. От его состояния зависят эксплуатационные качества и долговечность строения, поскольку именно на основание приходится вся нагрузка от вышестоящих конструкций.

Глубокие трещины на фундаменте свидетельствуют о начинающемся разрушении

Но в процессе эксплуатации здания фундамент нередко подвергается частичному разрушению. Это может быть вызвано следующими причинами:

расположением дома на наклонной местности, в сейсмонеустойчивом районе или рядом с железной дорогой;
некорректно составленным проектом;
ошибками на этапе расчёта планируемой нагрузки;
несоблюдением строительных технологий при сооружении платформы;
использованием низкокачественных строительных материалов;
неправильным обустройством гидроизоляции;
снижением качественных характеристик основания;
природными явлениями — подтоплением, перенасыщением грунта влагой, промерзанием почвы;
хозяйственной деятельностью человека — неправильной эксплуатацией дома, к примеру, отсутствием сезонного отопления, строительством или прокладкой коммуникаций в непосредственной близости от фундамента, ремонтом или достройкой дома.

Поскольку на начальном этапе строительства не всегда возможно точно спрогнозировать, какой нагрузке и природным факторам будет подвергаться основание, впоследствии придётся прибегнуть к его укреплению. Усиление фундамента обеспечивает надёжность и безопасность эксплуатации частного дома, поскольку именно загородные домовладения наиболее подвержены воздействию природных факторов. Если проигнорировать проблему, возможно, придётся полностью менять фундамент, а это стоит больших денег.

Перед началом работ по укреплению основания необходимо провести тщательный анализ причин, вызвавших его частичное разрушение. Как правило, для этого приглашают профессионалов со специальным оборудованием. Они оценивают факторы, вызывающие деформацию фундамента, и дают рекомендации по их устранению или сведению к минимуму.

Подготовка к укреплению фундамента

Перед укреплением фундамента проводят его наружный и внутренний осмотр. При внешнем осмотре определяются следующие параметры:

габариты строения;
состояние опорных конструкций;
нагрузка на платформу;
наличие трещин и скосов.

При подземном исследовании определяются показатели:

устройство и габариты платформы;
прочностные свойства используемого материала;
глубина его закладки.

Прежде чем начать работы по укреплению фундамента, необходимо убедиться в окончании его усадки. Обычно она продолжается не менее месяца. Чтобы понять, что усадка окончилась, поперёк выявленных трещин устанавливаются гипсовые маячки. Их состояние позволит определить, когда можно начинать укрепление основания.

На завершающей стадии подготовки к укреплению осуществляется разгрузка платформы. Она может быть полной или частичной. Важным фактором является недопущение искривлений, которые отрицательно скажутся во время восстановления фундамента.

Совсем недавно на канале я уже публиковал методику расчета нагрузок на фундамент (ссылка будет в конце). Пришла пора более детального рассмотрения темы и написания статьи для сайта. В поисках дополнительной информации я наткнулся на "очень интересную" методику, которая проскакивает во многих источниках.

Перейдем к сути. Методики расчета у всех практически одинаковые. Но дьявол кроется в деталях, поэтому цитирую дословно спорные пункты:

"Нагрузка кровли распределяется между теми сторонами фундамента, на которые через стены опирается стропильная система. Для обычной двускатной крыши это обычно две противоположные стороны фундамента, для четырехскатной – все четыре стороны. Распределенная нагрузка кровли определяется по площади проекции крыши, отнесенной к площади нагруженных сторон фундамента, и умноженной на удельный вес материала.

Определяем площадь проекции кровли. Габариты дома – 10х8 метров, площадь проекции двускатной крыши равна площади дома: 10·8=80 м2.

Длина фундамента равна сумме двух длинных его сторон, так как двускатная крыша опирается на две длинные противоположные стороны. Поэтому длину нагруженного фундамента определяем как 10·2=20 м.
Площадь нагруженного кровлей фундамента толщиной 0,4 м: 20·0,4=8 м2.
Тип покрытия – металлочерепица, угол уклона – 25 градусов, значит расчетная нагрузка по таблице 3 равна 30 кг/м2.
Нагрузка кровли на фундамент равна 80/8·30 = 300 кг/м2."

По такой же методике, где во внимание берутся только две стороны фундамента, просчитывались снеговые нагрузки и нагрузки от перекрытий.

Изучая данную методику, я никак не мог принять утверждение, что "Нагрузка кровли распределяется между теми сторонами фундамента, на которые через стены опирается стропильная система." И вот по чему (простыми словами):

Кровельная нагрузка (удельный вес материала) используется для определения оптимального шага и сечения стропил, обрешетки.
Я понимаю, что нагрузка может распределятся на те участки стены или мауэрлат, где закреплены стропильные ноги, но далее, благодаря армированному поясу, стенам и фундаменту, она равномерно распределяется по всей подошве фундамента.

Схема крепления стропильной системы к внешним стенам здания с применением газосиликатных блоков: 1 — газосиликатный блок; 2 — п-образный блок опалубки; 3 — стеклопластиковая арматура; 4 — резьбовая шпилька; 5 — анкер фиксации вязальной проволоки; 6 — брус мауэрлат; 7 — усиленный ребром жёсткости крепежный уголок; 8 — стропила; 9 — пароизоляционная плёнка; 10 — гипсоволокнистый лист ГВЛВ, смонтированный в два слоя; 11 — цементно-песчаная черепица; 12 — пошаговая обрешетка; 13 — гидро -ветрозащитная мембрана; 14 — контр-брус; 15 — кобылка — брус 30*100мм; 16 — облицовочный кирпич; 17 — J-профиль; 18 — доска подшивки карнизного свеса; 19 — доска карнизного короба; 20 — пластиковая подшивка карнизного свеса; 21 — пластиковая облицовка лобовой доски; 22 — желоб водосточной системы; 23 — карнизная планка; 24 — аэроэлемент свеса; 25 — экологически чистый утеплитель для кровли.

Аналогично с ветровыми, снеговыми нагрузками, нагрузками от перекрытий - нужно учитывать всю площадь основания фундамента.

Для этого требуется провести обследование фундамента и выяснить, в каких местах и от чего обнаружено раскрытие трещин, выявить возможные причины и т.п. И только после оценки - приниматься за работы. Возможно получится избежать дальнейшего разрушения конструкции отводом влаги от фундамента или утеплением.

Перед тем, как перейти к пошаговым действиям, следует коснуться причин, лежащих в основании принятия решения по усилению конструкции:

Обнаружена просадка грунта, а соответственно и угла/углов здания (На практике, львиная доля случаев - это замачивание основания: нарушена отмостка или дефект приемного колодца скрытой ливневой канализации - раскол в зимний период).
Планирование достройки вышележащих этажей или замена деревянного перекрытия на ЖБ и пр. (Всё то, что даст дополнительную нагрузку на основание).
Полная реконструкция дома.
Ремонт фундамента после образования трещин после морозного пучения.

Итак, первым делом производится оценка доступа к конструкции:

При дорогостоящем ремонте, доступ к фундаменту с внутренней части будет ограничен, поэтому все работы выполняются со стороны улицы. Идеальным вариантом конечно же служит доступность со всех сторон, но не всегда так бывает. Есть случаи, когда и со внешних сторон доступ ограничен из-за близко стоящего соседнего строения. Таким образом - выбирается наименее "разрушительный" вариант.

Цель: Единственной функцией фундамента является передача нагрузки от дома на основание, т.е. на наш материковый грунт. Наша цель - равномерно распределить нагрузку от сооружения, чтобы давление не превышало расчетного сопротивления несущей способности грунта.

С чего начинать?

Начинать нужно с геологии грунта. Если это песчаный грунт, то недозволительно затягивать рабочий процесс при реализации работ, таким образом требуется обеспечить высокий темп. Если грунт - глинистый, с ним проще, он позволяет провести те или иные работы в более долгие сроки.

Расчет конструктивной части усиления

Ленточный фундамент рассчитывается как балка на упругом основании. Если произошло подмокание, то балка задействована в работе как консоль и важно сделать упор на расчет арматуры верхнего пояса. Если морозным пучением выдавило угол - то растягивающее напряжение нижнего пояса недостаточно сильное, здесь усиливается и армируется нижняя часть фундамента.

На этом этапе важно ясно понимать, какую же часть фундамента нам необходимо усиливать:

Усилить несущую способность - расширением подошвы фундамента.
Уменьшить растягивающее напряжение в балке - дополнительным армированием нижней зоны.
Усилить консольную часть - армирование верхнего пояса.
Всё вышеуказанное в комплексе.

Пошаговая реализация работ

Работы будут вестись захватками. На каждые несколько захваток - выделяется состав из двух человек. Практика показывает, что два человека в рабочий день выполняют по 2 - 3 захватки. Оптимальный размер захватки составляет - 1 м. для того, чтобы не создавать дополнительные негативные условия для фундамента и не ослабить основание.

Первым делом, переносим план фундамента на бумагу, определяем количество захваток и количественный состав бригад. Расписываем план дневных работ с каждой группой захваток.

Оптимальным решением считается организация одновременных работ на каждом четвертом отрезке. Далее, в обязательном порядке устраивается укрытие от осадков и производится поочередный подкоп под старый фундамент. Временное укрытие - обязательно!

Армирование так же производится участками с необходимым нахлестом прутов друг на друга. При армировании, обязательно выдерживается защитный слой 50-70 мм.

Важно обратить внимание, что бетон заливается выше существующего фундамента примерно на 10 см., так как требуется создать давление в подошве старого фундамента, обычно работы протекают с использованием глубинного вибратора.

При производстве таких работ - особое предпочтение отдается глиноземистому цементу. Данный вид - саморасширяющийся . (Работать с ним тяжело, поскольку реакция протекает быстрее обычного, и схватывается чуть медленнее гипса).

На практике используют обычный цемент с добавляем 15-20% глиноземистого. С точки зрения химии - это не совсем правильно, но на практике - марочная прочность теряется не на много. При использовании такого раствора - удачно компенсируется усадка обычного бетона, и увеличиваясь в объеме, твердеющий состав "подхватывает" старый фундамент.

Аналогичным образом усиливается верхний пояс фундамента, вырубаются куски стен согласно плана захваток, участки армируются и заливаются бетоном.

В итоге наш усиленный фундамент приобретает вид сборно-монолитного фундамента, где нижняя и верхняя зоны уже могут совершенно свободно работать на растяжение.

В заключение хотелось бы отметить, что стоимость работ усиления фундамента варьируется в пределах от 60 до 90% от стоимости новой конструкции. Львиную долю средств забирает недешевый глиноземистый цемент и кропотливый труд строителей.

И конечно же, всю ленту усиливать нужно не всегда. Если по расчету ваш фундамент проходит с точечным увеличением площади опирания, то смело делайте точечные усиливающие выступы, иногда их вполне достаточно, чтобы реализовать задуманное.

Такое явление как выдавливание фундамента, возникает в результате замерзания земли — возникает сильное давление, которое выдавливает опоры.

Выдавливание фундамента

Фундамент является основой любого строения, от его надежности, прочности зависит безопасная эксплуатация, долговечность всего здания. Он, являясь, одним из конструктивных элементов, выполняет свою функцию, которая заключается в передаче нагрузки от строения на грунт. Таким образом, земля играет роль основания наряду с каркасом.

Выдавливание фундамента происходит в результате пучения, когда в процессе замерзания влажная земля увеличивается в объемах. В почве происходят движения, в процессе ее деформации весной, когда земля начинает таять, она постепенно опускается на прежний уровень. Однако опора, которая также двигалась вместе со слоями, уже не в силах вернуться на прежнее место.

Выдавливание фундамента — как избежать проблем

Фундамент в первую очередь ощущает на себе все изменения в почве — цикличность замерзаний и оттаивания. Деформируется не только сам остов, разрушаться может отмостка, дорожки, стены. Свести к минимуму воздействие морозного пучения можно несколькими способами:

Утяжеление здания. Максимальная нагрузка на подножие способна снизить негативное влияние пучения. Сила, которая будет давить на остов, должна превосходить величину давления, создаваемое грунтом при явлении морозного пучения. . Выдавливания не произойдет в случае эффективного утепления почвы возле конструкции. С появлением новых утеплителей, решить проблему замерзания несложно. Материалы, используемые для утепления не накапливают влагу, могут использоваться непосредственно в почву. Речь идет о различных марках экструдированного пенополистирола.
Устройство дренажа на участке по периметру строения, проведение мероприятий общего водопонижения.
Устройство песчаной подушки толщиной до полуметра вокруг конструкции. От грунта песок следует оградить стеклохолстом во избежание заиливания. Такой способ возможен, однако он не вполне надежен и долговечен.

Степень пучинистости грунтов

По степени пучинистости различают следующие типы:

сильнопучинистыми с показателем 12 % — глина, пылеватый песок;
среднепучинистые — 8 %;
слабопучинистые — 4 % — гравий, песок крупной фракции.

Пучинистость определяется составом почвы, степенью пористости, уровню залегания грунтовых вод. К первой категории также можно отнести почву с наличием пылеватого песка, глины с гравием или крупным песком; наличие в крупнообломочном грунте более 30 процентов глинистой составляющей или мелкого песка.

Как действует величина морозного пучения?

Давление грунта в процессе его сезонной деформации оказывает влияние на подошву базы, на боковые стороны, ведь земля промерзает не только под опорой,но и вокруг нее. Сила может быть нормальной (вертикальной), действующей на подошву основания и касательной, действующей на стенки каркаса.

Какой вариант выбрать?

Решение проблемы выдавливания подземной части сооружения решается, в том числе, правильным подходом к выбору основы. Избежать неприятных последствий от явлений сезонной деформации позволит принятое решение об устройстве свайного каркаса.

При строительстве данного вида основы для здания, сваи вкручиваются или забиваются ниже промерзания грунта. Предварительно на участке строительства проводятся геологические изыскания, выявляются проблемные слои. Такой подход позволяет найти пройти ненадёжные прослойки и установить сваи на плотное, твердое несжимаемое основание.

Забивной свайный фундамент

Железобетонные столбы отличаются высокой прочностью, в производстве используется бетон М400, выполняется качественное армирование. Такие элементы не подвержены коррозии, высокая степень водонепроницаемости исключает необходимость дополнительной гидроизоляции, а их габариты позволяют устраивать надежное основание на значительной глубине. Метод с использованием забивных бетонных свай минимизирует процесс выдавливания фундамента.

Свая С30.15-3 (3000х150х150 мм)

Сваи С40.15-3 (4000х150х150 мм)

Свая С30.20-3 (3000х200х200 мм)

Винтовые сваи

При эксплуатации здания не происходит выдавливания фундамента, если под строение грамотно установлены качественные винтовые сваи. Такой тип основания станет надёжной опорой с условием проведения необходимых расчётов и изысканий перед строительством, профессиональной установки с соблюдением всех необходимых норм и требований. При проектировании свайных фундаментов необходимо учитывать многие особенности, выполнять детальные расчеты, продумывать все нюансы, связанные с подвижностью основания, а значит и всего строения

Эксплуатационная долговечность любого строительного объекта напрямую зависит от фундамента. При его устройстве важное значение имеет расчет нагрузок от строения, способности грунта их выдерживать.

Расчет нагрузки на фундамент

В строительстве достаточно часто применяется фундамент на забивных сваях, представляющих железобетонные столбы квадратного сечения с заостренным концом длиной от 3 до 25 метров, которые способны выдерживать большой вес, независимо от типа почвы. Сечение варьирует от 150 до 500 мм. Главным показателем прочности конструкции является несущая способность каждой сваи. От этого находим необходимое их количество, частоту установки.

Правильно вычисленная нагрузка на фундамент позволяет:

рационально использовать участок;
исключить проседание грунта, деформацию строения;
использовать различные материалы для возведения объекта.

Проводя расчет нагрузки на фундамент необходимо учитывать способность грунта на площадке выдерживать воздействующий на него вес. Рассчитываются следующие критерии:

общая нагрузка;
несущая способность сваи.

На конструкцию действует вес всех элементов здания от основания до кровли, а также грунт, находящийся над подошвой. Это является постоянной нагрузкой. Также действует временная в виде природных явлений и осадков и имеющихся в здании мебели, оборудования, находящихся людей.

Нагрузка на фундамент в зависимости от материалов

В расчете нагрузок используются усредненные данные удельного веса материалов. Умножая эти величины на объем, получаем необходимый результат.

кирпичные (1.5 кирпича) 30-50
рубленые, из бруса 70-100
ж/б панель 15 см 300-350
панели каркасные 15 см 30-50

Перекрытия ( в кг/м2)

чердачные в зависимости от плотности утеплителя 70-200
цокольные 100-300
междуэтажные 500

шиферная 20-30
кровельное железо 40-50
черепичная 65-80
рубероид на изоляционном слое 3-5

Чтобы определить массу здания, объем стен, перегородок, перекрытий, цокольного этажа, площадь крыши, умножается на удельный вес. Приплюсовываем дополнительные воздействия.

Формулы для расчета нагрузки на фундамент

Для определения воздействия осадков, других явлений используется СНИП. Это касается и определения полезной, куда входит вес мебели, оборудования, находящихся в здании людей. Для жилых домов берется средняя величина 150 кг/м2. Для промышленных, производственных объектов существуют соответствующие разделы СНИП.

При вычислении следует применять коэффициент запаса 1.2.

Используется следующая формула:

P=Pl Pf
где P – суммарная нагрузка
Pl — от строения
Pf — фундамента.

Затем следует рассчитать нагрузку самого фундамента, что является произведением объема и удельной плотности Vф x Q.
Vф = SxH (умножаем площадь фундаментной конструкции на его высоту).

Расчет свайной конструкции следует начинать с подсчета общей массы дома исходя из материалов, планируемых для строительства. Подсчитав ее, к ней следует добавить 30% запаса. Зная, что железобетонная свая длиной 4 метра способна выдержать нагрузку в 40 тонн, можно рассчитать, сколько их нужно для строительства дома, согласно имеющимся данным.

Несущую способность сваи находим по формуле 0.7 КФ х (Нс х По х Пс х 0.8 Кус х Нсг х Тсг), где:

Кф — однородность почвы
Не , Нет — коэффициенты нижнего и бокового сопротивления грунта
По — площадь опоры
Пе — периметр сваи
Куе — условия работы (к)
Тсг — высота грунта

Обязательно учитывается плотность грунта по результатам геодезических исследований. Более простой способ заключается в выкапывании шурфа глубиной 50 сантиметров. Следует выбрать наиболее низкий участок площадки. Насколько слои плотные, определяется визуально.

При достаточно плотной породе применяются сваи длиной 2,5 метра. Если она не плотная, шурф углубляется, достигается плотный слой, по фактической глубине подбирается длина сваи. Согласно полученным результатам, выявляются их несущие характеристики. По расчетным данным можно определить необходимое их количество и параметры.

Правильный подбор основания гарантирует устойчивость строения, исключает деформацию конструкций, так как в противном случае возможно проедание здания и разрушение отдельных конструкций. Особенно это важно, если имеются перепады высот.

В этих случаях подобранная согласно плотности грунта свая подойдет для высоких участков, на заниженные потребуются более длинные, соответствующие разности высот. Данная величина определяется при помощи нивелира. Целесообразно для этой работы привлекать специализированные организации. Также учитываются глубина промерзания грунта и места пролегания грунтовых вод.