Эксплуатационные нагрузки и их значение для фундамента
Эксплуатационные нагрузки
При строительстве любого сооружения на свайном фундаменте первоочередной задачей является точный расчет эксплуатационных нагрузок, воздействующих на основание здания. Без этих расчетов невозможно определить необходимое количество опорных элементов и предвидеть величину усадки строения. Точные расчеты обеспечивают долговечность и безопасность здания, предотвращая необходимость в значительных ремонтных работах на протяжении десятков лет.
Расчетные данные
Несущая способность свайного фундамента выражается числовым значением эксплуатационной нагрузки, которая определяется на основе точных вычислений. Эти вычисления основываются на данных, полученных после проведения специализированных геологических исследований.
Для корректного расчета технических параметров необходимы следующие данные:
- Вес будущего здания;
- Значения дополнительных нагрузок, возникающих в процессе эксплуатации;
- Уровень ветрового давления на здание;
- Объем снега на крыше в зимний период.
В общий вес строения включается масса стропильной системы, кровли, оконных и дверных блоков, инженерного и сантехнического оборудования, а также декоративных и крепежных элементов. Также учитывается вес людей, которые будут находиться в здании, будь то жильцы или сотрудники.
Иногда несущая способность участка, на котором планируется строительство, не соответствует предполагаемому давлению на сваи. Этот факт нельзя игнорировать. Характеристики грунта включают в себя:
- Тип почвы;
- Плотность породы;
- Уровень подземных вод.
При низкой плотности почвы могут образовываться пустоты, заполняемые воздухом или водой. Если эксплуатационная нагрузка на основание превышает допустимую нагрузку на грунт, почва уплотняется, а фундамент начинает оседать, что может привести к деформации и разрушению конструкции. Чтобы избежать этого, необходимо правильно рассчитать глубину заглубления свай, чтобы они надежно упирались в несжимаемые породы.
Особенности разных типов грунтов
Тип грунта на месте строительства играет ключевую роль в расчетах эксплуатационных нагрузок. Выделяют несколько основных типов грунтов:
- Глинистый грунт: Выдерживает значительное внешнее давление, склонен к пучению и имеет высокую пластичность при увлажнении. Несущая способность в сухом виде составляет 6 кг/см², а во влажном – не более 3 кг/см².
- Суглинок: Смесь глины и мелкого песка с низкой несущей способностью (от 1 до 3 кг/см²), склонен к сильной осадке и пучению.
- Пылеватый песок: Напоминает по структуре пыль. В сухом виде выдерживает нагрузку до 3 кг/см², во влажном – до 1 кг/см².
- Средний песок: С размером фракций до 1 мм, его несущая способность зависит от влаги и составляет от 1 до 5 кг/см².
- Крупный песок: С частицами до 2,5 мм, обладает несущей способностью 4-5 кг/см², независимо от содержания влаги.
- Гравелистый песок: Содержит обломки пород до 5 мм, рассчитан на давление до 5 кг/см².
- Супесь: Характеризуется небольшой пластичностью и рассыпчатостью. В сухом виде несущая способность составляет 3 кг/см², во влажном – не более 2 кг/см².
При расчетах эксплуатационных нагрузок обычно принимается, что несущая способность любого сухого грунта составляет 2 кг/см². Это помогает избежать ошибок в вычислениях. Важно учитывать глубину залегания подземных вод, габариты свай и степень их заглубления.
Таким образом, точный расчет эксплуатационных нагрузок и учет всех характеристик грунта позволяют обеспечить надежность и долговечность свайного фундамента.
Предварительные расчёты
Для определения несущей способности свайного поля необходимо провести ряд предварительных вычислений. Важно учитывать следующие шаги:
- Умножить площадь всех конструктивных элементов здания на плотность используемых строительных материалов.
- Определить снеговую нагрузку на кровлю.
- Рассчитать вес фундамента.
- Определить площадь опоры одной сваи и всего свайного поля.
- Суммировать все нагрузки, учитывая коэффициент надежности, который равен 1,2.
- Вычислить практическое давление на грунт.
- Сравнить практическое давление с предельным значением.
На основе полученных данных выбираются сваи по длине, диаметру и прочности.
Осадка фундамента
Осадка – естественный процесс, связанный с характеристиками грунта под зданием. Полностью избежать осадки невозможно, но можно минимизировать риск серьезных деформаций основания, если правильно рассчитать эксплуатационные нагрузки и сопоставить их с особенностями участка строительства.
Факторы, влияющие на осадку постройки, включают:
- Технические характеристики конструкции здания.
- Состав и свойства почвы.
Свайные опоры считаются наиболее стабильными среди всех типов оснований, вне зависимости от типа грунта. Однако, чтобы свайное поле оставалось устойчивым и минимально подверженным осадке, необходимо точно рассчитать длину опор.
Кроме того, на осадку влияют эксплуатационные нагрузки, такие как масса стен, перегородок, арок и их размеры. Осадка может быть неравномерной по всей площади основания здания, поэтому для каждой точки фундамента подбирается соответствующее количество свай с необходимыми техническими характеристиками.
При определении осадки считается, что давление по периметру основания (монолитного блока) распределяется равномерно. Затем составляется график уплотняющих напряжений. Допустимые параметры осадки регламентируются СНиП 2.02.1-83. Например, для панельных домов (бескаркасных строений) допустимая осадка составляет не более 10 см. Для зданий с металлическим каркасом этот показатель равен 12 см, а для железобетонных построек – 8 см.
Расчет эксплуатационных нагрузок следует доверять опытным проектировщикам, чтобы избежать дополнительных расходов в процессе эксплуатации здания.
