Расчет осадки ленточного фундамента: как сделать правильно

Основа здания или строения – это грунт. Фундамент выполняет функцию посредника, сообщая грунту сумму нагрузок. Прослойка почвы между фундаментом и основанием испытывает сильное давление на сжатие. В результате такого сжатия грунт равномерно уплотняется и здание дает «осадку».

Осадка – это процесс постепенного погружения здания в землю за счет уплотнения слоя почвы между подошвой фундамента и основанием.

Осадка фундамента обычно происходит сразу же после начала строительства и продолжается в течение всего периода возведения сооружения по мере увеличения нагрузки, а также в течение некоторого времени по окончании строительства. Влияния на степень осадки оказывают:

• общая плотность грунта;
• неоднородность грунта;
• коэффициент пористости;
• различное содержание в грунте воды и воздуха;
• наличие примесей;
• неравномерная деформация и другие факторы.

Просадка – это процесс, когда осадка происходит неравномерно с изменением плотности грунта, т.е. биологические или механические действия, в результате которых структура и толщина грунта стали неодинаковыми.

Просадка фундамента – крайне проблематичный и частый фактор, с которым имеют дело владельцы частных домов и других подобных построек. Такая вероятность деформации существует в процессе эксплуатации любого сооружения. Данные изменения могут быть связаны в совокупности различных характеристик: как с биологическими, так и с механическими. Во избежание просадок необходимо придерживаться основных правил, определенных в СНиП.

Как произвести расчет осадки ленточного фундамента, какие инструменты и условия нужны для этого процесса, и какой способ лучше использовать?

Причины появления осадки

Если деформация фундамента произошла, первоначально нужно оценить масштаб положения дел и причину этого явления.

Причин, по которым конструкция проседает, нужно выделить следующее количество:

• При формировании фундамента использовались некачественные материалы.
• Во время работ неправильно была рассчитана масса несущей нагрузки на фундамент, вес конструкции превышает допустимые нормы. Часто с такой причиной сталкиваются люди, которые возводили конструкцию из пеноблоков, а затем возвели на них двухэтажный дом из тяжелых материалов. В итоге возникает деформация из-за неправильного определения нагрузки на основание.
• Работа осуществлялась без получения навыка или людьми, которые не имеют опыта в конструировании фундамента. Определяем этот фактор перед тем, как отдать объект в руки застройщика.
• При работе с траншеями неверно была рассчитана их глубина. Это привело к проникновению грунтовых вод в конструкцию, и ее постепенному разрушению. Также просадка грунта под фундаментом, связанная с возникновением подземных вод, которые изменили своё русло из-за строений, возникающих на её пути. Данная проблема является довольно частой в ходе застройки больших земельных участков, на которых основное определение расчетных данных производятся не по всему участку, а по отдельно взятой территории.
• Модуль деформации грунта был рассчитан неверно. Данный модуль определяет прямо пропорциональную зависимость между напряжением и деформацией. Единица измерения рассматриваемого показателя – мегапаскали (МПа). Определяем значение модуля для того, чтобы правильно просчитать осадку, избежать перекосов и просадку здания.
• Дренажная система не была подготовлена во время работ.
• Расчеты состава грунта и его сопротивляемости были произведены неверно.

Если не начать ремонт вовремя, то восстановление фундамента будет более сложным, требующим немалых сил и дополнительных вложений, а в запущенных случаях – даже невозможным. И для того, чтобы разобраться в причинах, разрушающих фундамент, необходимо отрыть вертикальную траншею по длине здания.

Важно! Достаточно просто понять, что большая часть причин просадки фундамента возникает при неправильном подходе к ведению строительных работ. Поэтому учитывать особенности нужно перед тем, как возвести конструкцию. Если в итогах замечены какие-то недостатки, то исправить их лучше именно на этом этапе, но не возводить стены и крышу.

Предельно допустимые показатели

Перед рассмотрением предельно допустимых чисел по тому, насколько может проседать ленточный фундамент, нужна полная информация для изучения последствий, к которым более высокие параметры могут привести:

• Конструкция начинает коситься.
• Появление трещин в стенах.
• Разрушение основания.

Определить осадку и выявить ее предельный показатель достаточно просто, так как есть таблица, которая поможет получить информацию по этому вопросу.

Табл. 1 Определение осадки фундамента

Небольшие просадки (граница нормы — 4 см.), как правило, появляются под воздействием внешних влияний и нагрузок. Просадки фундамента больше 5 см. возникают, когда особое значением имеют не только внешние факторы, но и собственный вес здания.

Внимание! К строениям второй и третьей категории технического состояния относятся большие дома с длительным сроком использования. Верхней точкой осадки фундамента можно считать 2 сантиметра, так как их будет достаточно, чтобы по стенам здания пошли трещины.

Способы расчета осадки 

Определяется осадка ленточного фундамента с целью, чтобы:

• Определить величину просадки монолитной ленты с присоединёнными другими основаниями.
• Выполнить точный расчёт осадки основания здания, возведённого из разных материалов.
• Определить осадочный характер и физические свойства основания здания, которые связаны с изменением показателя деформации по мере увеличения глубины заложения фундамента.

Есть несколько способов расчета просадки фундамента. Каждый из них требует отдельных инструментов и формул.

Наиболее простыми методами расчета осадки становятся такие варианты:

• Расчет проседания фундамента методом послойного суммирования.

Рис. 1

• Послойный эквивалент.

Рис. 2

• Суммирование при слоистом напластовании грунтов.

Рис. 3

Первый способ применяется чаще, так как требует меньшего количества расчетов.

Преимущества расчета осадки ленточного фундамента методом послойного суммирования

Принимаемый во внимание метод расчета осадки заключается в том, что осадку грунта под действием здания определяют как сумму осадок элементарных слоев грунта такой толщины, для которой можно принимать без особых погрешностей среднее значение действующих напряжений и характеристик грунтов.

К плюсам такого метода относятся такие факторы:

• Любой тип осадки. Независимо от того, какую структуру имеет фундамент, его осадка может считаться с помощью этого способа. То же касается и размеров – данный способ применим для различных зданий: как для больших домов, так и для маленьких построек.
• Учитываются дополнительные показатели. При вычислении в учет идут несколько характеристик: все слои грунта, а также наличие и уровень грунтовых вод, что дает более точные показатели.
• Деформация рассматривается только в пределах сжимаемой толщи.
• Несколько оснований. Монолитные, как и линейные основания могут быть подсчитаны с применением этого способа. 
• Наличие инструментов. Любой вертикальный разрез для начала расчетов. То есть не обязательно отталкиваться от угловых точек.

Интересно! Наиболее функционального способа, который позволил бы провести расчет осадки ленточного фундамента, пока нет.

Пример расчета осадки

Основу для расчета составляют данные о размере фундаментной подошвы, глубине заложения и определяется среднее значение суммарного напряжения от давления под опорой, для которого собираются нагрузки от веса строения и основы здания.

При использовании метода послойного суммирования применяется форма такого вида: R = (УС1 + УС2) / К · (My · К2 · В + Mg · D1 + (Mg – 1) · Db + Mc · Cn).

Каждый из элементов формулы рассматривается отдельно:

• УС1 и УС2 имеют значения 1,1 и 1,0, а обозначают коэффициент фактора проведенных работ.
• K и K2 – коэффициенты, которые обозначаются нулем.
• B – ширина строения в нижней его части.
• D1 – глубина закладки опоры здания.
• Db – глубина стен подвальной части дома.
• Мy, Mg, Mc – коэффициенты, формирующиеся углами наклона конструкции.
• Сn – удельный показатель адгезии почвы, принимается 1 кН / м³.

При использовании формулы учитываются высота почвы и грунтовых вод.

Рис. 3

Все эпюры напряжений в грунтовом массиве вдоль вертикальной оси являются базой для расчета осадки методом послойного суммирования.

Как укрепить строение своими руками

Довольно часто собственники загородных домов интересуются укреплением фундамента – и это естественно, ведь каждый хочет быть уверенным в надежности и прочности своего жилища. Процесс создания долговечного фундамента требует теоретических знаний и практического опыта. Но укрепление фундамента частного дома вполне можно провести своими руками.

Причины возникновения просадки конструкции, которые можно исправить своими руками, следующие:

• Ошибки при заливке конструкции.
• Ветхие стены постройки.
• Коммуникации близ дома.
• Планирование дополнительных построек.
• Масса дома больше, чем способен выдержать фундамент.

Перед тем, как начать работы по укреплению постройки, находим трещины и устанавливаем в них маркеры, наблюдаем за ними в течение пары недель. Так получится выявить скорость расширения трещин и их направление. 

Схемы, как провести укрепление, две, каждая из которых используется при собственных причинах просадки конструкции. Выглядят они так:

• Одностороннее укрепление.
• Вымывание грунта.

У обоих вариантов есть особенности инструкции по их выполнению.

Одностороннее укрепление

Если ленточный фундамент просаживается, то есть способ его крепления без демонтажа конструкции. При использовании этого метода понадобится такой набор инструментов:

• Лопаты (лучше экскаватор).
• Рулетка, перфоратор.
• Сварочный аппарат.
• Арматуры.

Из материалов также понадобится щебень, песок и цемент. Если окна дома расположены близко к земле, то использовать метод не получится, так как высота конструкции от поверхности поднимется в средней сложности на 40 сантиметров.

Шаги в этом способе составляют следующие этапы:

1. Вплотную к фундаменту копается траншея, глубиной в пределах 50 сантиметров.
2. В старом цементе делаются отверстия, в них укрепляются металлические стержни.
3. В траншею засыпается подушка из песка и гравия.
4. К стержням приваривается конструкция из арматуры и заливается бетоном.

Важно! Итоговая конструкция должна быть выше фундамента в средней сложности на двадцать сантиметров, а также шире на столько же.

Работы при вымывании

Весенние дожди или таяние снега на участках, находящихся у спуска,  – неблагоприятные условия, которые могут привести к затоплению и вымыванию. В этом случае нужно избавиться от влаги и дать конструкции высохнуть.

При вымывании применяются такие шаги:

1. В нескольких местах высверливаются широкие отверстия.
2. Трубы устанавливаются в отверстия, из фундамента выкачивается вода.
3. Несколько дней конструкция просыхает от остатков влаги.
4. В трубы заливается цементный раствор и они удаляются.

Если вымывание не связано с сезонными осадками, а произошло это из-за грунтовых вод, то учитывать это нужно при строительстве. При таких условиях под конструкцией устанавливается бетонная подушка с пеноплексом, которая будет впитывать влагу.

Вывод по проделанной работе следующий: если строение уже начало пускать трещины, то его все еще получится укрепить, но сначала нужно определить осадку ленточного фундамента.

Затем полученные результаты соотносятся с предельно допустимыми значениями. Если показатели заходят выше максимальных значений, то проводятся работы по укреплению или перестройке. Частая причина проблем с конструкцией: несоблюдение правил на начальном этапе строительства.