Малая свиноферма. Как правильно и надежно уложить кафель...("Сделай сам" №3∙2000)

Ветровая нагрузка

Как было сказано ранее, цель этой статьи помочь индивидуальным застройщикам в расчете фундамента одно- или двухэтажного сельского дома. Строительство такого дома, как правило, ведется в районах существующей застройки. В этом случае ветровая нагрузка на фундамент дома не оказывает существенного влияния, в силу чего она не приводится.

Классификация грунтов и их характеристики

Грунты естественных оснований подразделяются на следующие:

скальные — практически не сжимаемые и водоустойчивые (граниты, песчаники, известняки), с пределом прочности на сжатие в водонасыщенном состоянии не менее 50 кг/см2;

— полускальные — водоустойчивые, с пределом прочности в водонасыщенном состоянии менее 50 кг/см2 (мергели, окаменелые глины), а также неводоустойчивые, с пределом прочности в водонасыщенном состоянии свыше 50 кг/ см2 (гипс, гипсовые камни и т. д.);

— каменистые — несцементированные грунты из водоустойчивых пород, содержащие более 50 % частиц крупностью более 2 мм (щебенистые и гравийные);

— песчаные — сыпучие в сухом состоянии грунты, для которых испытание на пластичность дает число пластичности W_п =< 1 или невыполнимо из-за отсутствия у грунта свойств раскатывания;

— глинистые — связанные грунты, для которых испытание на пластичность W_п > 1 (супесь, суглинок, глина). Если глинистые грунты в природном сложении обладают видимыми невооруженным глазом порами, то такие грунты называются макропористыми.

Удельным весом грунта (γ) называется вес его минеральных частиц (грунтового скелета) в т/м3.

Объемным весом грунта (q∙w) называется вес единицы объема грунта в условиях естественного залегания (без нарушенной структуры).

Весовой влажностью грунта (w) называется отношение (в %) веса воды в порах грунта к весу грунтового скелета.

Вес грунтового скелета в единице объема грунта (g_о) в состоянии его естественной влажности (w) и пористости (n) определяется по формуле:

g_o = q∙w/(1 + 0.01∙w).  (1)

Пористость грунта (n), выражающая отношение объема пор в образце к объему всего образца, определяется по формуле:

n = 100∙(1 — (g_o/γ)). (2)

Коэффициент пористости (ε), представляющий собой отношение объема пор к объему грунтового скелета, определяется по формуле:

ε = n/(100 — n).  (3)

Степень влажности грунта (G), выражающая отношение объема воды в порах грунта к объему всех пор, определяется по формуле:

G = w∙γ/ε. (4)

В зависимости от влажности песчаные грунты различаются:

— маловлажные — при 0,0 < G =< 0,5;

— очень влажные — при 0,5 < G =< 0,8;

— насыщенные водой — при 0,8 < G =< 1,0.

Степень плотности (D) сыпучих грунтов определяется по формуле:

D = ε_мкс — ε/(ε_мкс — ε_мин), (5)

где:

ε — коэффициент пористости песка в природном сложении;

ε_мкс — то же, высушенного и приведенного в предельно рыхлое сложение;

ε_мин — то же, в предельно уплотненном состоянии.

Песчаные грунты в зависимости от степени плотности подразделяются на:

— плотные — при 1,00 >= D > 0,67;

— средней плотности — при 0,67 >= D > 0,33;

— рыхлые — при 0,33 >= D > 0,00.

Глинистые грунты в зависимости от содержания влаги могут находиться в твердом, жидком (текучем) и промежуточном состоянии — пластичном. Пластичная консистенция определяется таким состоянием грунта, когда при изменении его формы под влиянием внешних сил не происходит поверхностных трещин.

Весовая влажность, отвечающая переходу грунта из твердого состояния в пластичное, называется границей раскатывания (W_Р), а влажность, отвечающая переходу из пластичного в жидкое состояние (W_T) — границей текучести.

В зависимости от числа пластичности (W_П), представляющего собой разность W_П= W_T — W_Р (измеряется в %), различаются:

— супеси — при 1 < W_Р =< 7;

— суглинки — при 7 < W_Р =< 17;

— глины — при W_Р > 17.

Консистенция (В) глинистого не макропористого грунта природной влажности определяется по формуле:

В = (W — W_Р)/W_П, (6)

При В < 0 грунты называются твердыми, при 0 =< В =< 1,0 — пластичными, при В > 0 — текучими.

Глубина заложения фундаментов

Глубина заложения фундаментов назначается в зависимости от характера грунтов, уровня грунтовых вод, глубины промерзания, капитальности здания и его конструктивных особенностей (наличия подвалов, примыкающих зданий и др.).

Наименьшая (конструктивная) глубина заложения фундаментов принимается 0,5 м от поверхности планировки.

Если глубина заложения фундаментов определяется только из учета возможности пучения грунтов, то она назначается по табл. 5.

Расчетная глубина промерзания исчисляется от поверхности планировки и определяется по формуле:

Н = m_t∙Нн, (7)

где:

Нн — нормальная глубина промерзания (рис. 3);

Рис. 3. Карта нормативных глубин промерзания

m_t — коэффициент влияния теплового режима здания на промерзание грунта у наружных стен принимается равным (для отапливаемых зданий с расчетной температурой воздуха внутри помещений не ниже 10 °C):

а) при полах на грунте m_t = 0,7;

б) при полах на лагах по грунту m_t = 0,8;

в) при полах на балках m_t = 0,9.

Если подошву фундамента закладывают на мелком или пылеватом песке, на супеси, суглинке или глине, причем глубина заложения выше расчетной глубины промерзания, грунты основания в этом случае должны быть обязательно защищены от попадания поверхностных вод устройством отмостки вокруг здания, водоотводных лотков и т. п.

Нижняя часть каменных фундаментов при заложении фундаментов из условий промерзания грунта на 0,7 м и более может быть заменена подушкой из гравия, щебня, крупного или среднезернистого песка, причем верхняя каменная часть фундамента должна быть высотой не менее 50 см, а основание подушки должно быть выше уровня грунтовых вод.

Расчетные сопротивления оснований

Расчетное сопротивление для основания определяется с учетом видов грунтов в несущем и подстилающем слоях основания, глубины заложения фундаментов и ширины их подошвы.

Распределение давления на грунт ниже подошвы фундамента принимается по схеме, представленной на рис. 4, где:

b — ширина подошвы, см;

Н — глубина заложения фундамента относительно планировочной отметки, см;

h — глубина заложения фундамента относительно отметки природного рельефа;

р — расчетное давление на грунт на уровне подошвы фундамента, кг/см2.

Рис. 4. Схема распределения давления на грунт ниже подошвы фундамента

На любой глубине грунт испытывает так называемое бытовое давление, т. е. давление от веса грунтов, лежащих между отметкой природного рельефа и рассматриваемой глубиной.

Кроме того, на грунт действует дополнительное давление (к бытовому) от фундамента, которое по мере удаления от подошвы фундамента падает. Дополнительное давление определяется по формуле:

P_z = α∙(P — P_б), (8)

где:

P_б — бытовое давление на уровне подошвы фундамента;

α — коэффициент изменения дополнительного давления, принимается для ленточных фундаментов в зависимости от соотношения z: в, а: в, где в — ширина фундамента.

Значения коэффициента изменения дополнительного давления при соотношении сторон фундаментов как 10: 1 и более (ленточные фундаменты) приведены в табл. 6.

Сжимаемой толщей грунтов основания для данного фундамента принимается такая глубина z’ от подошвы фундамента, для которого дополнительное давление, вычисленное по формуле 8, составляет 20 % от бытового на той же глубине, т. е. P_z’ = 0,2∙P_бz’.

Полное давление на кровлю любого подстилающего слоя в пределах сжимаемой толщи грунта определяется по формуле:

P_h = P_hб + α∙(P — P_б), (9)

где: