Эксплуатационные нагрузки, их значение для фундамента

Строительство любого сооружение на свайном фундаменте должно начинаться с расчёта эксплуатационных нагрузок, приходящихся на основу здания. Без этого невозможно определиться с количеством опорных элементов строения, величиной усадки. Правильность расчётов гарантирует безопасность постройки, отсутствие необходимости серьёзно вкладываться в её ремонт минимум несколько десятков лет.

Несущие способности свайного фундамента характеризуются эксплуатационной нагрузкой, выражаемой цифровым значением. Данную величину находят путём точных вычислений, в основе которых лежит информация, полученная после проведения специальных геологических исследований.
Чтобы верно рассчитать технические параметры, необходимо получить следующие сведения:

• вес будущего строения;
• значения дополнительных нагрузок, приходящихся на здание в процессе эксплуатации;
• уровень ветрового давления на сооружение;
• объём снега на кровле в зимний период.

В общую массу строения потребуется включить вес стропильной системы, кровли, оконных и дверных блоков, инженерного, сантехнического оборудования, декоративных. крепёжных элементов. Дополнительно подсчитывается вес людей, которые будут проживать или работать в здании.

В некоторых случаях несущая способность участка, где располагается объект, не соответствует предполагаемому давлению на свайный элемент. Этот факт обязательно нужно учитывать. Данная характеристика грунта определяется несколькими показателями:

• тип почвы;
• плотность породы;
• уровень подземных вод.

При небольшой плотности почвы, в ней образуются пустоты, заполняемые воздухом или водой. Когда величина эксплуатационной нагрузки на основания сооружения превышает допустимую нагрузку на грунт, почва уплотняется, фундамент даёт усадку. В результате возможна деформация постройки, разрушение отдельных её частей. Чтобы этого не произошло, потребуется грамотно рассчитать величину заглубления свай. Они должны надёжно упирались в несжимаемые породы, расположенные на глубине.

В расчёте эксплуатационной нагрузки, важное значение имеет тип грунта на месте расположения здания. Выделяют следующие его виды:

1. Глинистый. Способный выдерживать большое внешние давление. Имеет склонность к пучению. При высокой влажности характеризуется повышенной пластичностью. Несущая способность глины в сухом виде составляет 6 кг/см2, во влажном состоянии не более 3 кг/см2.
2. Суглинок. Состоит из смеси глины и мелкого песка. Несущая способность минимальна, в пределах от 1 до 3 кг/см2.. Даёт сильную осадку и имеет склонность к пучению.
3. Пылеватый песок. По своей структуре больше напоминает пыль. Сухая почва, сложенная этим материалом, выдерживает нагрузку не более 3 кг/см2, а влажная до 1 кг/см2.
4. Средний песок. Размер фракций материала до 1 мм. Грузонесущие свойства определяются наличием влаги в почве и составляют от 1 до 5 кг/см2.
5. Крупный песок. Размер его частиц не превышает 2,5 мм. Его несущая способность 4-5 кг/см2. Она не зависит от содержания влаги в почве.
6. Гравелистый песок. Включает в себя обломки пород величиной до 5 мм. Рассчитан на давление конструкции около 5 килограмм на квадратный сантиметр.
7. Супесь. Почва, характеризующая небольшой пластичностью и повышенной рассыпчатостью. В сухом виде её несущая способность 3 кг на квадратный сантиметр, а во влажном виде не более 2 кг на квадратный сантиметр.

В расчётах эксплуатационной нагрузки принято принимать величину несущей способности любой сухого грунта в размере 2 кг/см2. Это поможет не ошибиться в вычислениях. Обязательно учитывается глубина залегания воды. Делая расчёты, необходимо опираться и на такие данные, как габариты сваи и их степень заглубления.

Для определения несущей способности свайного поля, потребуется предварительно произвести вычисления:

• умножить площадь всех элементов конструкции здания на плотность строительных материалов;
• определить снеговое давление на кровлю;
• рассчитать вес фундамента;
• определить площадь опоры одной сваи и свайного поля;
• найти общее значение всех нагрузок с учётом коэффициента надёжности. Его величина 1,2;
• вычислить практическое давление на грунт;
• сравнить практическое давление с предельным.

Согласно с полученными данными выбираются сваи по длине, диаметру и прочности.

Осадка, естественный процесс, связанный с особенностями грунта, на котором расположено строение. Избежать её практически невозможно. Но можно не допустить серьёзных деформаций основания здания, если правильно рассчитать эксплуатационные нагрузки, сопоставить их с характеристиками участка проведения строительных работ.
Среди факторов, влияющих на осадку постройки, выделяют:

• технические характеристики конструкции строения;
• состав почвы.

Хотя справедливо считается, что свайные опоры наиболее стабильны среди других типов оснований. Причём на любом грунте. Но чтобы свайное поле было устойчивым и минимально подвергалось осадке, необходимо внимательным образом рассчитывать длину опор.

Дополнительно на осадку влияют такие эксплуатационные нагрузки, как масса стен, перегородок, арок, их размер. Нужно понимать, что осадка не всегда равномерна по всей площади основания строения. Поэтому для каждой точки фундамента подбирают необходимое количество свай и их технические характеристики.
При определении осадки принято считать, что по периметру основания, представляющего собой монолитный блок, давление распределяется равномерно. Далее составляется график уплотняющих напряжений. Допустимые параметры осадки указаны в СНиП 2.02.1-83. Например, для панельных домов (бескаркасных строений) допустимая осадка составляет не более 10 см. Для зданий, имеющих металлический каркас данная величина равна 12 см, а для жби построек 8 см.
Расчёт эксплуатационных нагрузок необходимо доверять опытным проектировщикам. Это позволит избежать дополнительных расходов при эксплуатации строения.