Каркасный дом. По следам старых книг. Содержание.

Фундамент - воздействие сил морозного пучения

Основные ошибки, которые допускают при устройстве фундаментов под легкие строения (к ним относятся и дома в каркасном исполнении), так или иначе связаны с тем, что не учитываются действия сил морозного пучения. Одно утешает, что осадки в домах облегченной конструкции (каркасные дома входят в их число), как правило, незначительны и на эксплуатационные характеристики здания не оказывают влияния. Строительные нормы и правила (СНИиП) предусматривают в пучинистых грунтах заглубление подошвы фундаментов ниже расчетной глубины промерзания. Если это условие соблюдается, то силы морозного пучения, которые могут достигать 20 - 60 т/см2, не действуют на подошву фундамента. При этом на фундамент действуют касательные силы пучения, которые возникают вследствие примерзания вспучивающегося грунта к стенкам фундамента. Считается, что эти силы, величина которых в 5 - 10 раз меньше сил, действующих на подошву, прикладываются к боковой поверхности заглубленной части фундамента и уравновешиваются весом здания.

Воздействие на фундамент сил пучения
Рис. 1 Воздействие на фундамент сил пучения:
А - подошва фундамента находится в пределах глубины промерзания; Б - при размещении подошвы фундамента регулярно отапливаемого дома ниже глубины промерзания; В - при размещении подошвы фундамента неотапливаемого дома ниже глубины промерзания;

1 - фундамент; 2 - цоколь; 3 - обратная засыпка; σ - нормальные силы пучения;

j - касательные силы пучения; N - нагрузка от дома; df - глубина промерзания; dr - глубина траншеи; hf - деформация пучения грунта; Su - величина перемещения фундамента

При больших нагрузках на основание подошву фундаментов заглубляют в грунт до того слоя, несущая способность которого позволяет обеспечить допустимые осадки дома. Если эти слои расположены выше расчетной глубины промерзания пучинистого грунта, подошву фундаментов все равно закладывают ниже глубины промерзания, чтобы исключить действие сил морозного пучения. В некоторых случаях допускаются исключения из этого правила, при условии, что силы морозного пучения уравновешиваются весом здания. Строительные нормы предусматривают при этом дополнительные меры, снижающие вредное влияние пучения грунта. К таким мерам относятся:
- замена пучинистого грунта на непучинистый (песок);
- покрытие поверхности фундаментов в пределах слоя замерзающего грунта консистентной смазкой или полимерной пленкой;
- засоление грунта веществами, не вызывающими коррозии бетона и арматуры.

Стоит отметить, что большинство этих мер противоречит экологическим требованиям, к которым еще в недалеком прошлом не прислушивались. В том же прошлом строительные технологии малоэтажных индивидуальных домов основывались на тех же правилах, что и многоэтажное строительство. Считалось, что если нагрузки на грунт небольшие, то и фундаменты должны быть меньших размеров. Последствия таких просчетов: перекошенные стены, трещины и даже полное разрушение зданий. Подробнее рассмотрим процессы, возникающие при эксплуатации зданий облегченной конструкции. Фундаменты подобных зданий сооружены по массовой технологии установки стандартных блоков типа ФБС (или ФЛ). Такие фундаменты по сей день используются индивидуальными застройщиками, в том числе и для каркасных домов.

Деформации фундаментов сборного типа
Рис. 2 Деформации фундаментов сборного типа при промерзании пучинистого грунта:
N - нагрузка от дома; df - глубина промерзания; Su- величина перемещения фундамента; hf - деформация пучения грунта;
1,2 - перемещения грунта обратной засыпки в зазоры между блоками

Если для компенсации сил морозного пучения не хватает веса здания, то верхняя часть фундамента в зимний период поднимается вместе с грунтом за счет касательных сил морозного пучения. В это же время нижние блоки остаются на месте, так как силы морозного пучения на них не действуют. В результате между лентами фундаментных блоков образуются щели, в которые попадает грунт обратной засыпки. Весной, когда действие сил морозного пучения прекращается, фундаменты опускаются на свое место. Но так как между блоками находится осыпавшийся грунт, то занять свое первоначальное место блоки уже не могут. Причем из-за того, что грунт осыпается неравномерно, осадка блоков тоже происходит неравномерно. В результате лента фундамента становится перекошенной, а вместе с ней перекашиваются стены дома. Деформации пучения повторяются с годовой цикличностью и со временем накапливаются. В течение нескольких сезонов такие деформации становятся значительными, что влечет за собой образование трещин, как в ленте фундамента, так и в стенах дома.

Вывод: ленточные фундаменты из фундаментных блоков для домов каркасной конструкции при высокой пучинистости грунта опасны. Может показаться, что целесообразнее всего такие дома сооружать на столбчатых фундаментах с глубиной заложения ниже расчетной точки промерзания грунта. На непучинистых грунтах данный подход оправдан, но как поведет себя столбчатый фундамент в грунте, у которого степень пучения велика?

Касательные силы морозного пучения поднимают столбчатые фундаменты вместе с легким каркасным домом. Причем высота подъема столбов в разных частях дома может быть различной. Так, в местах, где возле дома скопилось много снега, глубина промерзания грунта намного меньше, чем в местах, где снеговой покров небольшой. Важную роль играет и место расположения фундаментного столба. Например, на фундаменты под перегородками в отапливаемом доме вообще не действуют силы морозного пучения. Результат: внутренние фундаменты не поднимаются вместе с наружными столбами. Из-за неравномерного перемещения фундаментных столбов под внутренними и наружными стенами в зимнее время может образоваться перекос всего здания.

Кроме того, чтобы преодолеть силы трения между грунтом и стенами фундаментных столбов во время прекращения действия сил морозного пучения, веса каркасного дома бывает недостаточно. Да и скважина под поднявшимся фундаментным столбом может быть засыпана грунтом. Поэтому весной здание не возвращается в свое первоначальное положение, и перекос становится остаточным. Причем, высота перекоса на каждом фундаменте может быть различной. В жесткой конструкции рубленых домов это явление менее заметно, чем в менее жесткой конструкции каркасных и каркасно-щитовых домов. С годами перекос усиливается, и эксплуатационные характеристики дома снижаются. Между стенами и потолком образуются щели, изоляция стен нарушается. В результате чего натопить такой дом становится невозможно. Кроме того, нарушается и звукоизоляция ограждающих конструкций здания.

К одной из самых распространенных ошибок, которые допускают при строительстве фундаментов под дома каркасной конструкции, относится отсутствие жесткой пространственной связи между фундаментами под наружные и внутренние стены. В этом случае перекосы стен под различными частями дома возникают в результате разности действия сил морозного пучения на фундаменты. Первыми признаками таких деформаций будут заклинивание дверей и створок окон.

Особенно это опасно при наличии в доме печи. В этом случае перекосы могут вызвать трещины в дымоходах со всеми вытекающими отсюда последствиями. К перекосам и деформациям приводит отсутствие жесткой связи между фундаментами под основной дом и фундаментами под примыкающие строения (веранда, галерея, крыльцо и т.п.). В этом случае деформации примыкающих частей дома будут значительно больше деформаций основной его части.


Фундамент

Как построить каркасный дом. Другие документы