Latem 2017 roku firma TECHNONICOL opublikowała w otwartym dostępie standard organizacji "Budowa budynków i konstrukcji. Płytkie fundamenty. Materiały do projektowania i zasady instalacji. Ten dokument zawiera informacje na temat projektowania i budowy różnych rodzajów płytkich fundamentów na różnych typach fundamentów, na miarach, które zapewniają niezawodność i trwałość fundamentów wznoszonych na falujących glebach, a także album węzłów na płytkich fundamentach.
Dlaczego potrzebujemy standardu dla fundacji?
Podstawa jest dolną częścią konstrukcji, która służy do przenoszenia obciążenia z konstrukcji na grunt (gleby). Decyzje podjęte w zakresie projektowania i budowy fundamentów muszą być zgodne z wymogami istniejących dokumentów regulacyjnych: w celu zapewnienia wytrzymałości, niezawodności i trwałości fundamentów, a także ekonomicznie uzasadnione.
Prywatni deweloperzy budujący budynki i budowle często podejmują decyzje bez uwzględnienia danych z badań inżynierskich i geologicznych oraz bez przeprowadzenia niezbędnych obliczeń. Takie decyzje w przyszłości mogą prowadzić do różnych problemów: zalania fundamentów, zniszczenia i zniszczenia konstrukcji budowlanych, nadmiernych kosztów budowy i eksploatacji budynków i budowli.
Często zdarza się, że wybrano rozwiązanie o nadmiarowej charakterystyce. Na przykład w budownictwie domków, w budownictwie lekkich domów z ramami, podjęto decyzję o budowie stelaża, które musi być zakopane poniżej głębokości zera (na przykład dla Moskwy jest to więcej niż 1, 5 metra). Podczas budowania takiego fundamentu wymagana jest duża ilość materiału, przygotowanie podłoża jest skomplikowane.
Kolejnym ważnym problemem jest niska jakość wzniesionych fundamentów. Bardzo często rodzaj fundamentu, materiały do niego i metody budowy dobierane są zgodnie z zasadą "jak sąsiad", lub wybierana jest opcja niskobudżetowa. Konsekwencją takich decyzji może być zmniejszenie trwałości budynku, niski komfort, wzrost kosztów utrzymania domu, a nawet zniszczenie.
Tymczasem, jeśli korzystasz z inżynieryjno-geologicznych ankiet w projekcie i dokonujesz niezbędnych obliczeń, łatwo jest uniknąć błędów przy wyborze fundamentu i podczas jego budowy. Norma dla płytkich fundamentów ma na celu ułatwienie procesu projektowania i budowy fundamentów, a także poprawę jakości budynków i konstrukcji w segmencie budownictwa domków jednorodzinnych i niskich (dokument jest swobodnie dostępny). Za jego pomocą można wybrać rodzaj fundamentu, który najlepiej pasuje do lokalnych warunków pracy, dokonać niezbędnych obliczeń i zbudować niezawodny, trwały i ekonomiczny fundament o niskiej głębokości.
Treść standardowa
Dokument zawiera zapisy projektowe i zasady montażu płytkich fundamentów budynków i konstrukcji do różnych celów na maksymalnie 3 piętrach, klasy KS-1 i KS-2 (niski i normalny poziom odpowiedzialności) zgodnie z GOST 27751. Ta kategoria obejmuje domy mieszkalne i budynki publiczne, przemysłowe, budynki rolnicze, garaże i inne niskie budynki i obiekty.
Dokument opisuje szczegółowo etapy projektowania baz (fundamentów). Ten proces obejmuje wybór oparty na wyborze:
- rodzaj podstawy (naturalny lub sztuczny);
- rodzaj, konstrukcja, materiał i wymiary fundamentów (taśma, słup, płyta itp., żelbet, beton, wykonane z kamienia lub cegły, itp.);
- środki, które w razie potrzeby są stosowane w celu zmniejszenia wpływu deformacji podstawy na niezawodność operacyjną konstrukcji;
- środki stosowane w celu zmniejszenia deformacji otaczających budynków.
Dokument zawiera informacje dotyczące wyboru materiałów budowlanych i obliczania ich ilości, a także wymagania dotyczące budowy płytkich fundamentów oraz wykaz środków zapewniających ich niezawodność i trwałość.
Materiały do budowy fundamentu
Materiały użyte do budowy fundamentów podlegają specjalnym wymaganiom opartym na danych z badań inżynierskich i obliczeniach. Prawidłowe obliczenia, oprócz zapewnienia niezawodności i trwałości, pozwalają wybrać ekonomiczne rozwiązanie.
Do izolacji termicznej fundamentów zaleca się stosowanie ekstrudowanej pianki polistyrenowej XPS. Materiał ma niską przewodność cieplną, wysoką wytrzymałość i prawie zerową absorpcję wody, co jest jedną z najważniejszych cech przy stosowaniu materiałów izolacyjnych w warunkach bezpośredniego kontaktu z wilgocią. Również polistyren ekstruzyjny jest odporny na działanie chemikaliów i mikroorganizmów w glebie, a jego trwałość przekracza 40 lat.
Mroźny obrzęk gleb i ochrona przed nim
Podczas konstruowania płytkich fundamentów ważne jest, aby podjąć działania w celu ich ochrony przed skutkami działania sił mrozowych.
Mroźny obrzęk gleb to proces zwiększania objętości i deformacji zdyspergowanych gruntów podczas zamrażania i ekspansji zawartej w nich wilgoci. Podczas rozmrażania gruntów rozkłada się szkielet ziemi. Podstawa, nieodporna na działanie sił mrozowych, jest poddawana dużym obciążeniom i często jest zdeformowana, co prowadzi do nierównomiernego kurczenia się domu, a nawet jego zniszczenia. Norma zawiera informacje o środkach mających na celu zmniejszenie wpływu sił wywołujących mróz na fundamenty i fundamenty.
Mroźny obrzęk jest większy, im więcej wody znajduje się w glebie powyżej głębokości zamarzania. Gleby rozproszone należą do falujących, które, przechodząc od stanu rozmrożonego do zamrożonego, zwiększają objętość w wyniku tworzenia się kryształków lodu. Gleby gliniaste o dużej zawartości cząstek pyłu mulistego ulegają przemarzaniu, ponieważ ze względu na bardzo mały rozmiar cząstek gliny (około 1 μm) nie przepuszczają wody dobrze, a ponadto wyróżniają się wysokim kapilarnym zasysaniem wilgoci. Odpowiednio, gleby gliniaste prawie zawsze mają dość wysoką wilgotność.
Siły przemierzania mrozu są dwojakiego rodzaju - styczne, które działają z powodu tarcia na pionowych zagłębionych elementach konstrukcyjnych, oraz normalne, które działają od dołu w górę prostopadle do podstawy fundamentu. W płytkich fundamentach siły tangencjalne są praktycznie nieobecne, ale występują normalne siły podnoszące mróz.
Przepisy normy przewidują stosowanie warstwy sezonowo zamrożonej gleby jako podstawy podłoża. Podczas budowania na takich podstawach należy zapewnić następujące środki:
- zastąpienie gruntu falistego na niefalowanym;
- wypuszczanie wody spod podstawy;
- izolacja piwnic.
W zależności od warunków hydrogeologicznych, środki te mogą być stosowane zarówno w połączeniu, jak i osobno.
Norma obejmuje metodę obliczania grubości warstwy izolacyjnej, która pomaga zapobiegać odkształceniom pod wpływem mrozu, dla różnych typów fundamentów. Ponadto w dokumencie przedstawiono tabelę z obliczoną grubością izolacji dla różnych miast Rosji (tabela 1).
Zgodnie z tabelą, możesz określić wymaganą grubość warstwy izolacji dla różnych elementów fundamentu:
dx1 - grubość izolacji obszaru niewidomego, mm;
Lx1 - szerokość izolacji obszaru niewidomego, mm;
dx2 - grubość izolacji zewnętrznej części fundamentu, mm;
hx2 - głębokość izolacji zewnętrznej części fundamentu, mm;
dx3 - grubość izolacji podłogowej od wewnątrz, mm;
dx4 - izolacja termiczna wewnętrznej części fundamentu, mm;
dx5 - grubość izolacji termicznej podłogi na zewnątrz, mm.
Obliczenia przeprowadzono w specjalistycznym programie do dwuwymiarowego modelowania stacjonarnych i niestacjonarnych procesów wymiany ciepła HEAT 2, w oparciu o modelowanie pól temperatur.
Obliczenia graniczne
Standard dla płytkich fundamentów jest niezawodnym narzędziem roboczym do obliczania fundamentów budynku na marginalnych podstawach. Celem tych obliczeń jest właściwy dobór materiałów do budowy fundamentu, który będzie chroniony przed dotarciem do stanów granicznych. Dokładność obliczeń wymaga uwzględnienia obciążenia fundamentu samej struktury budynku oraz czynników zewnętrznych, które wpływają na fizyczne i mechaniczne właściwości gleby: cechy klimatyczne, obecność wód gruntowych, źródła ciepła i tak dalej. Szczególne znaczenie mają takie obliczenia, jeżeli konstrukcja jest wzniesiona na glebach wrażliwych na zmiany wilgotności i temperatury - osunięcie, obrzęk, zasolenie i falowanie.