Стропила крыши: какими должны быть, выбор и монтаж

Особенности создания стропильной системы крыши

Всё о водопроводе и канализации

Насосные станции и очистные сооружения

Канализационные

Водопроводные

Пожарные

Завод Адмирал производит комплектные насосные станции для нужд водоснабжения, пожаротушения и канализации.
Сайт завода Адмирал: admiral-omsk.ru

Стропила крыши: какими должны быть, выбор и монтаж

Крыша – один из главных конструктивных элементов любого строения. Она выполняет не менее важные функции, чем фундамент и стены. Основная ее задача – защита от осадков и ветра всей строительной конструкции здания. Качественная крыша обеспечивает сохранение тепла в помещениях, защищает конструктивные элементы от отрицательного воздействия влаги и ветра. Один из наиболее распространенных видов крыши здания – крыша на основе стропильной конструкции. Применяется данная конфигурация и методика устройства крыши в основном в малоэтажном строительстве. Материал статьи расскажет об основных видах и устройстве стропильных схем и систем, о составных элементах (прежде всего о стропилах) крыш такого вида, о процессе монтажа конструкций.

Содержание

Основное назначение стропильной системы

Главное назначение стропильной системы – основная несущая конструкция, каркас крыши здания, включающей в себя различные элементы изоляции, материалы покрытий. Стропильная система формирует внешний облик крыши, ее форму и углы наклонов конструктивных элементов (прежде всего скатов). Крыша, построенная на основе стропильной системы, является одновременно украшением строения. Конфигурация и уклоны скатов складывают эстетику вида общей конструкции крыши со стропилами. Эти элементы (конфигурация и уклоны) зависят от некоторых факторов:

Видов, плотности и частоты осадков в данной климатической зоне;
Розы ветров, силы и направления ветров;
Назначение свободного пространства крыши – жилое или нежилое помещение;
Качеств и видов применяемых при строительстве материалов.

Общая конструкция стропильной системы

Для различных видов стропильных устройств имеется много специальных конструктивных элементов. Но общее устройство, основная конструкция и ее главные элементы одинаковы для всех разновидностей и типов стропильных конструкций:

Стропила, фермы из стропил, образующие несущую конструкцию и основание скатов крыши;
Конек – верхний стык скатов, место соединения и крепления стропильных пар. Является верхней горизонталью устройства крыши. Стропильные части ферм крепятся к прогону конька или сшиваются между собой с применением крепежных материалов высокой прочности;
Мауэрлат – боковая несущая конструкция стропильной системы, служит опорой и основанием для нижнего элемента стропил. Мауэрлат крепится к стенам здания. Мауэрлат фактически выступает в роли фундамента всей стропильной системы;
Опорные элементы, выполняющие функцию связи элементов стропильной системы в единую конструкцию и придание ей необходимой жесткости (лежаки, стойки, стяжки, ригели, нагели, подкосы, затяжки и другие);
Обрешетка – служит верхним покрытием скатов, основанием для укладки и закрепления слоев изоляции (тепловой и влагонепроницаемой) и материалов покрытий крыши.

Материалы, применяемые при изготовлении стропильных конструкций

Главным материалом для изготовления элементов стропильной системы служит древесина (чаще хвойных пород). Она отличается прочностью и небольшим весом. Для обеспечения продолжительного срока службы ее обрабатывают составами, предотвращающими появление насекомых. Также необходима обработка составом для защиты от огня. В случае значительного веса конструкции крыши для создания стропильной системы применяют металлические балки или железобетонные изделия.

Сочетание металлических и деревянных элементов в конструкции стропильной системы нежелательно. На поверхности металла влага воздуха выпадает в конденсат и попадая на деревянные поверхности, способствует их гниению.

При применении металлических и железобетонных элементов стропильной системы приходится пересматривать конструкцию фундамента и стен здания в сторону увеличения их несущей способности из-за большого веса крыши.

Базовые схемы стропильных систем

Выделяют две базовых схемы стропильных систем (другие служат их комбинациями):

Висячие стропила;
Наслонные стропила.

Выбор схемы зависит от свойств применяемого материала и назначения внутреннего пространства крыши. Висячие стропила опираются на стены наружного каркаса здания, передавая горизонтальное усилие на вертикальные конструкции стен. Дополнительные стойки при этом не монтируются. Такой вид стропильной системы чаще используется при строительстве мансарды – образуется свободное пространство внутри крыши. Его можно использовать в различных целях.

Наслонная схема состоит из стропильных ног, опирающихся нижними частями на конструкцию наружных стен, а местами соединений (верхними частями) на конструкцию внутренних стен или несущих столбов (с помощью опорных столбов).

Часто эти схемы комбинируют между собой для удобства строительства и в зависимости от конфигурации несущих ограждений (стен) строящегося здания.

Виды крыш и стропильных систем

В зависимости от конструкции здания и основных климатических характеристик применяют следующие виды крыш:

Односкатная;
Двускатная;
Четырехскатная (вальмовая);
Шатровая;
Многощипцовая (комбинированная);
Ломаная;
Другие конфигурации (сводчатая и бубновая).

Односкатная крыша – простейшая по устройству, применяется для строительства крыши с одним скатом при величине пролета между двумя противоположными стенами менее шести метров. При расстоянии более 6 метров центральная часть ската может опираться на внутреннюю перегородку и установленные опоры. Имеет незначительный уклон (14-25 град.). Нежелательно строительство такой крыши в регионах со значительным уровнем осадков в виде снега. Снег плохо покидает поверхность односкатной крыши и при накоплении может повредить ее конструкции из-за большого веса.

Конструкция двускатной крыши имеет два ската и конек. Наклон ската составляет обычно от 14 до 60 градусов. При расстоянии более 6 метров строится наслонная стропильная система (с организацией опор или использованием в их качестве внутренних стен), при пролете менее 6 метров используются висячие стропила. Оптимальная величина уклона скатов двускатной крыши составляет около 45 градусов. Такой наклон требует минимального потребления материалов на строительство и эффективно противостоит воздействию природных факторов – осадков и ветра.

Вальмовая стропильная крыши состоит из четырех плоскостей скатов. Два противоположных ската имеют форму треугольника, еще два противоположных – трапециевидные. Наклон скатов составляет величину не более 40 градусов. Если помещение внутри крыши планируется к использованию (в качестве жилого), угол приближается к значению 40 градусов, если нет – наоборот уменьшается. Такая конструкция из-за своего большого объема требует дополнительных мероприятий по теплоизоляции. В состав вальмовой крыши могут входить висячие и наслонные стропила (в зависимости от наличия внутренних точек опоры).

Шатровая стропильная крыша состоит из четырех треугольных скатов. Основанием для пирамиды шатровой крыши обычно является здание со стенами одинаковой длины (квадратное). Шатровая крыша является самой мощной в плане выдерживания значительных нагрузок. Четыре плоскости крыши сходятся в одной точке (конек отсутствует) и весовая нагрузка равномерно распределяется на основание (наружные стены). Стропильная система может быть висячей и наслонной. Под точкой соединения скатов часто сооружается специальная опора.

Многощипцовая (многоскатная, комбинированная) стропильная крыша может включать в себя все элементы вышеописанных систем – односкатные, шатровые, двускатные. Многоскатная крыша состоит из наслонных и висячих стропил. Крыши такого типа сооружаются на сложных зданиях с различной величиной пролетов, разной высотой стен и формой помещений. Расчет таких крыш отличается сложностью (как и процесс монтажа).

Ломаная (или мансардная) крыша имеет скаты, переломленные в своей плоскости. Верхняя часть плоскости выполняет чистую функцию крыши, боковые (нижние) части выполняют еще и роль стен. Зачастую в нижних частях прорубаются окна. Ломаная стропильная система применяется для организации жилых помещений во внутреннем пространстве крыши (мансарды).

Выбор стропильной системы

Выбор стропильной конструкции крыши зависит от многих факторов. Для правильного выбора требуется учесть их комплексное влияние на строительные конструкции крыши. В основном выделяют следующие аспекты при выборе системы:

Климатические характеристики региона постройки. Значительное влияние на выбор конструкции, прочности и виды материалов изготовления оказывает количество осадков, их виды, распределение по сезонам (прежде всего снеговая нагрузка). Снеговая нагрузка дает основные данные для расчета углов наклона и весовых прочностных характеристик ферм. Не меньшее значение оказывает характеристика ветров данного региона – наиболее частые направления и сила. От фактора ветровой нагрузки зависит правильный выбор ориентации крыши по сторонам света (относительно наиболее частого направления ветра);
Определение назначения помещения внутри крыши. В зависимости от назначения выбираются стропильные системы с соответствующими внутренними свободными объемами. При организации жилого помещения лучшими стропильными системами крыши считаются ломаные или полувальмовые. В зависимости от статуса помещения проводятся соответствующие объемы работ по тепловой изоляции конструкции крыши;
Конфигурация здания. В зависимости от взаимного расположения стен, внутренних перегородок, высоты стен и величины пролетов определяется и общее построение стропильной крыши. Чем сложнее архитектурное устройство помещений, тем сложнее схема устройства стропильной системы крыши;
Характеристики кровельных материалов. От свойств кровельных материалов (плотность, вес, способ крепления и прочее) зависят многие характеристики стропильной системы, которой придется интегрировать эти показатели в единую конструкцию крыши;
Проведение расчетов. Сложность расчетов состоит в учете взаимного влияния всех факторов, влияющих на характеристики прочности и устройства крыши.

Особенности процесса монтажа стропильных систем

Монтаж стропильной системы начинают с подготовки венцов стен для установки мауэрлатов. Выполняется выравнивание верхней плоскости стен (основания для укладки мауэрлата) и проводятся гидроизоляционные работы. Мауэрлат предварительно обрабатывают антисептическими составами.

Этапы монтажа стены:

Производится установка мауэрлатов – ручным способом или с применением подъемной техники они устанавливаются и закрепляются на венцы наружных стен здания;
Изготовление шаблонной фермы стропил. Из досок собирается стропильная пара согласно данным предварительных расчетов (или проекта). Ферма поднимается на крышу и подрезается в местах соединений. Готовая конструкция тщательно фиксируется (элементы сшиваются между собой);
По собранному шаблону на земле проводится сборка готовых ферм – необходимого количества по данным расчетов. Сборка стропильных конструкций ведется из материалов определенной длины и сечения (величина их определяется в расчете). Количество и шаг между стропилами зависит от значений нагрузки и прочностных характеристик стропил;
Производится монтаж торцовых (фронтонных) стропильных пар. Фронтонные пары капитально закрепляются, проводится разметка уровня конькового прогона (с помощью шнура и уровня) по вершинам двух торцовых ферм;
Устанавливаются все остальные (изготовленные на земле) стропильные фермы. Порядок крепления и установки зависит от типа стропил – наслонные или висячие. Проводится установка крепежных усиливающих элементов стропильной системы – подпорок, стяжек, ригелей, нагелей, подкосов и других элементов (в зависимости от вида стропильной системы);
Для тщательного скрепления элементов стропильной системы используют гвозди, болты, шпильки, скобы, накладки и другие элементы крепежной техники. От качества закрепления элементов между собой зависит стабильность и прочность системы стропил в целом;
Монтаж обрешетки. Выполняется по верхней плоскости скатов крыши. Служит основанием для монтажа материалов покрытия крыши;
Укладываются и закрепляются к обрешетке и стропилам слои теплогидроизоляции и наружного покрытия крыши – шифера, металлочерепицы, листового металла и других видов покрытия.

Морозное пучение грунта: влияние на фундаменты

Морозное пучение грунта: почему оно возникает?

Механизм данного явления следующий:

Замороженная вода увеличилась в объеме

– плотность (объемный вес) воды составляет 1000 кг/м3;

– плотность (объемный вес) льда – 916 кг/м3.

А это значит, что при одинаковой первоначальной массе вода занимает меньший объём, чем лёд, примерно на 9%.

При отрицательных температурах содержащаяся в водонасыщенном грунте вода превращается в лёд.

При этом масса льда осталась такой же, что и у воды. За счет разной плотности (объемного веса) превратившаяся в лёд вода значительно увеличивается в объёме, создавая тем самым давление на грунт.

Испытывая колоссальное давление со стороны льда, грунту ничего не остается, как начинать двигаться. Вниз – не может, там достаточно плотные, ненарушенные слои, продавить их он не в состоянии. Остается один путь – вверх. Поэтому грунт наверх и выдавливается.

Что означает понятие «морозное пучение грунта»?

Морозное пучение – это процесс неравномерного поднятия насыщенной водой почвы вследствие увеличения ее в объеме при замерзании. При этом влага, находящаяся внутри грунта, значительно расширяется и разрывает изнутри структуру почвы.

Для того чтобы определить, присутствует ли на участке пучинистость грунта, приближенно вычисляют степень пучения по следующей формуле:

Определение степени пучинистости грунта

E – степень пучинистости грунта;

H – высота грунта после вспучивания;

h – высота грунта до замораживания

В том случае, если значение E превышает 0,01, то можно говорить, что на данном участке пучинистость грунта присутствует.

Способы минимизации ущерба от пучения

Помимо создания песчаной подушки, существуют и другие способы, позволяющие снизить ущерб от пучения грунта. Их список выглядит следующим образом:

Удаление влаги. Такой способ предусматривает создание отмостки. Она выступает в качестве ограждения грунта вокруг основания дома, предупреждая проникновение в него осадков и влаги через нижние слои почвы. Можно вместо нее создать качественную дренажную систему, однако ее устройство обойдется достаточно дорого.

Схема утепления фундамента пенопластом.

Утепление грунта. Этот вариант включает в себя укладку слоя теплоизоляционного материала вокруг дома. Сущность такого способа, предусматривающего защиту от пучения, состоит в том, что находящийся около жилища грунт защищается утеплителем, чтобы предотвратить его промерзание. В итоге ликвидируется морозное пучение

Но здесь важно использовать только те теплоизоляционные материалы, которые способы сохранить свои высокие эксплуатационные свойства даже во влажной среде и могут выдерживать значительные нагрузки, которые обеспечиваются расположенными над ними строениями. Под такие требования в наибольшей степени подходит экструдированный пенополистирол

Можно использовать любую марку этого современного изоляционного материала. Но перед тем как произвести им утепление, потребуется выкопать вокруг дома траншею на глубину около 0,5 м. После этого на ее дно укладывают песок с небольшим уклоном в сторону от основания дома, а потом его тщательно трамбуют. Затем на него устанавливаются теплоизоляционные плиты. При этом в зоне углов строения предусматривается их кладка в 2 слоя.

Схема фундамента на рубероиде.

Прокладка рубероида. Такой способ предусматривает сглаживание поверхности основания дома. В ходе него рубероид устанавливается между грунтом и фундаментом. В результате того, что нижние слои почвы будут скользить по изоляционному материалу и при этом не станут вступать в контакт с бетонным основанием дома, происходить его выталкивание не будет.

Понижение температуры замерзания грунта. Данный способ не менее эффективен. Он предусматривает использование реагентов. Ими производится обработка грунта перед тем, как будет выполнена заливка фундамента. Вследствие этого негативный эффект от пучения можно снизить в несколько раз.

Расширение фундамента. Если известно, что пучения носят касательный характер, то тогда данный вариант может успешно использоваться. Он предусматривает создание фундамента с монолитным расширенным нижним основанием. Такая подошва является универсальной. Ее можно использовать при создании ленточного, столбчатого и свайного фундамента.

Использование обмазок. Для того чтобы предотвратить смерзание поверхности фундамента с грунтом, можно использовать специальные средства в виде обмазок. Они выступают в качестве устойчивых покрытий. Поэтому предотвратят негативное воздействие от пучения.

Проведение засоления. Такой способ имеет не слишком продолжительный эффект. Ведь соль, которая выкладывается на поверхность грунта перед созданием фундамента, со временем становится пресной.

Классификация грунтов по степени подверженности пучению

По степени пучинистости грунты делятся:

Грунты сильнопучинистые и чрезмернопучинистые

(пучение около 12%)

К этой группе относятся мягкопластичные глинистые грунты, а также пески пылеватые и мелкие, насыщенные водой.

Пучение у таких грунтов составляет около 12%, а это значит, что при глубине промерзания 1,2 метра пучение для сильнопучинистых грунтов составит: (1,2·12)/100 = 0,144 м, т.е. 14,4 см.

Грунты со средней пучинистостью

(пучение около 8%)

К этой группе относятся тугопластичные глинистые грунты, насыщенные водой гравелистые, крупные и средние пески (при высоком уровне грунтовых вод), а также крупнообломочные грунты с мелким пылеватым заполнением более 30% по массе.

Пучение у таких грунтов составляет около 8%, а это значит, что при глубине промерзания 1,2 метра пучение для среднепучинистых грунтов составит: (1,2·8) /100=0,096 м, т.е. 9,6 см.

Грунты со слабой пучинистостью

(пучение около 4%)

К этой группе относятся полутвердые глинистые грунты (можно копать лопатой в сухом состоянии), средневодонасыщенные пески (гравелистые, крупные и средние), а также крупнообломочные грунты с мелким пылеватым заполнением 10-30% по массе.

Пучение у таких грунтов составляет около 4%, а это значит, что при глубине промерзания 1,2 метра пучение для слабопучинистых грунтов составит: (1,2·4) /100=0,048 м, т.е. 4,8 см.

Практически непучинистые грунты

К этой группе относятся твердые глинистые грунты, маловодонасыщенные пески (гравелистые, крупные и средние), скальные и крупнообломочные грунты (каменистые, галечные и валунные) с заполнением крупнообломочной фракцией более 90%, а также сухие мелкие и пылеватые пески, если в них пылеватых частиц (мельче 0,05мм) менее 15% по массе.

Пучение у таких грунтов практически отсутствует.

Как самостоятельно определить степень пучинистости грунта на участке под застройку, а также уровень грунтовых вод, смотри в материале “Как своими силами определить степень пучинистости грунта“

Действие сил морозного пучения на фундамент

Силы морозного пучения действуют не только на подошву фундамента, но и на его боковые стенки, так как увеличение грунта в объёме происходит вокруг всего фундамента, а не только под его подошвой.

Следовательно, вся сила морозного пучения грунта раскладывается на две составляющие:

Вертикальная и касательная силы морозного пучения грунта

нормальная (вертикальная) сила морозного пучения, действующая на горизонтальную подошву фундамента;

касательная сила морозного пучения, действующая на вертикальные стенки фундамента.

Грунт, находящийся вокруг фундамента, зимой примерзает к его подошве и стенкам. Двигаясь вверх, грунт тянет за собой и весь фундамент.

По мере заглубления фундамента нормальная (вертикальная) сила морозного пучения, действующая на горизонтальную подошву фундамента, уменьшается.

Но, одновременно с тем, увеличивается в размерах и боковая (вертикальная) стенка фундамента, а значит, действующая на неё касательная сила морозного пучения также возрастает.

Причем, сила эта может быть настолько велика (достигать 5-7 тонн на квадратный метр), что способна практически выдавить из грунта фундамент дома, выполненного из легких конструкций, вес которых слишком мал, чтобы противодействовать этим силам.

Следовательно, заглубление фундамента малоэтажного дома на глубину, ниже промерзания грунта, вовсе не гарантирует его устойчивость к силам морозного пучения: не будет вертикальной силы, действующей на подошву, зато многократно увеличится касательная сила, действующая на стенку.

Влияние сил морозного пучения грунта на конструкции зданий

Особенно большую опасность влияние морозного пучения грунта представляет для фундаментов лёгких зданий.

Последствия действия этих сил на дома с различной конструкцией стен:

– в каркасных и панельно-щитовых деревянных домах возникают перекосы стен, дверных проёмов и окон;

– в деревянных домах, сложенных из бруса или бревна – те же последствия, что и в каркасных, но в гораздо меньшей степени, так как такие дома представляют собой довольно жесткую конструкцию;

– в кирпичных домах в стенах могут появиться трещины вследствие того, что фундамент под зданием поднимается неравномерно – с одной стороны больше, с другой – меньше.

Завершающие этапы работы

После застывания на поверхность ленты устанавливаются гидроизоляция и утеплитель. Верхняя плоскость изолируется тем же способом,что и нижняя — двойным слоем рубероида, скрепленных битумной мастикой.
Боковые поверхности покрывают одним из нескольких типов гидроизоляции — пропиткой, битумной мастикой или оклеечными материалами.

Монтаж теплоизолятора производится с внутренней и внешней стороны ленты.

Используются влагонепроницаемые виды утеплителей:

Пеноплекс.
Пенопласт.
Жидкий пенополистирол.
Вспененный полиэтилен и т.п.

Установка изоляции должна быть сплошной, без щелей и промежутков. После выполнения этих операций производится засыпка пазух (оптимально — гравелистым песком), затем с внешней стороны заливается отмостка.

Какие же фундаменты применять?

В современном малоэтажном домостроении применяются следующие виды фундаментов:

Фундамент глубоко заглубленный

Глубоко заглубленный фундамент, подошва которого заглублена ниже глубины промерзания грунта на 15-20см. Как правило, ленточный, сборно-монолитный (лента монолитная, стены – из сборных блоков). На его подошву не действуют нормальные (вертикальные) силы морозного пучения, зато на стенку действие касательных сил – максимально.

Применяется для строительства тяжелых 2-3 этажных кирпичных, каменных или бетонных домов, вес которых уравновешивает действие касательных сил морозного пучения, что исключает необходимость армирования вертикальных стенок фундамента и делает возможным применение сборных фундаментных блоков.

Мелко заглубленный фундамент, подошва которого заглублена на 50-60см от поверхности земли. Как правило, ленточный монолитный, армированный или без арматуры.

В этом случае действие на подошву фундамента нормальных (вертикальных) сил морозного пучения – максимальное, зато минимально действие их касательных сил на боковые стенки фундамента. Применяются такие фундаменты для строительства облегченных каркасных, щитовых, брусовых и бревенчатых деревянных домов.

Армирование и вязка

Арматура необходима для усиления ленты и компенсации осевых растягивающих усилий. Лента неустойчива на изгиб, а нагрузки пучения проявляются именно таким образом, поэтому создание армпояса является важнейшим этапом.

Основные функции выполняют горизонтальные стержни. Они размещаются на глубине 2-5 см от поверхности бетона. Для поддержки их в необходимом положении до момента заливки применяется вертикальная арматура — хомуты, предназначенные для фиксации положения стержней в составе пространственной решетки.

Рабочие стержни имеют толщину 12-16 мм, вспомогательные — 6-8 мм.

Сборка каркаса производится методом вязки мягкой стальной проволокой. Выполняются скрутки, образованные кусками проволоки длиной 25-30 см, сложенными пополам. Проволока обхватывает соединение прутков и скручивается на 4-6 оборота с помощь. специального крючка.

Такой способ прост и не требует использования специального оборудования.

Описание пучения грунта и чем это грозит фундаменту

На этапе проектирования зданий учитываются факторы внешнего воздействия. Одно из опасных явлений – морозное пучение грунта. Неравномерно расширяющаяся почва оказывает давление на основание дома. Деформация фундамента приводит к повреждению стен и кровли.

Что такое морозное пучение грунта
Какие виды почвы подвергаются пучению
Чем пучение почвы опасно для фундамента
Способы защиты фундамента от морозного пучения почвы
Водопонижение и дренаж
Замена грунта
Монтаж утепленной отмостки
Строительно-конструктивные методы
Строительство свайного фундамента
Правильная глубина заложения
Обработка конструкции

Что такое морозное пучение грунта

Пучение — поднятие увеличение грунта в объеме

Неравномерное поднятие и увеличение в объеме грунтов из-за замерзания находящейся в них влаги называют морозным пучением. Процесс характерен для влажной почвы, имеющей в составе мелкие частицы. При наступлении сезонного похолодания, когда температура падает ниже 0°C, вода превращается в лед. При этом масса ее не изменяется, а плотность уменьшается. По закону физики увеличивается объем. Специалисты оценивают возможное расширение грунта — плюс 9% к первоначальной величине.

Давление замерзшей воды приводит к вертикальному выталкиванию пластов. Часть грунта выпячивается, поднимаясь над уровнем земли. При оттепели и оттаивании весной возникают обратные процессы – вода переходит в жидкое состояние, происходит просадка. Такие подвижки грунта наиболее опасны для построек, они вызывают деформацию фундамента.

Основными факторами, способствующими движению грунта, являются:

Повышенная влажность – насыщение почвы водой от близкого залегания грунтовых вод или большого количества осадков.
Температура и продолжительность холодного периода – чем сильнее и длительней морозы, тем больший объем земли сковывается в общую подвижную массу.
Тип и структура почвы – дисперсность или форма и размер минеральных частиц, мелкие фракции связывают воду, они наиболее склонны к вспучиванию.

Для процесса вспучивания характерна неравномерность. Это связано с неоднородностью почвы, разным количеством влаги, присутствием теплоизоляционных покрытий (растения, снежные сугробы), солнечной активностью.

Какие виды почвы подвергаются пучению

Механизм пучения связан с количеством воды, содержащейся в почве. На этот показатель влияет приток жидкости из подземных слоев и гранулометрический состав грунта. В структуре почвы или горной породы различают частицы различного диаметра или фракции. Большое количество пылеватых частиц провоцирует усиление степени пучения почвы. Такие грунты называются морозоопасные или пучинистые. По степени пучинистости они делятся на несколько категорий:

потенциально пучинистые;
слабопучинистые;
среднепучинистые;
сильнопучинистые;
чрезмерно пучинистые.

К пучению в холодный период года склонны следующие виды почвы:

глина средней плотности и пластичная;
суглинки;
супесь с содержанием частиц горных пород от 30%;
пылеватый песчаник при высоком уровне грунтовых вод.

К непучинистым грунтам относятся:

скальные породы;
гравелистые пески;
твердая глина.

Если на участке залегают крупнообломочные и скальные породы, песок крупной и средней фракции, можно устраивать любое основание. Такие слои хорошо пропускают воду вглубь, а оставшейся влаге есть место для расширения при замерзании.

Чем пучение почвы опасно для фундамента

Пучение грунта приводит дом в аварийное состояние

При проектировании зданий необходимо учитывать величину и интенсивность пучения. Эти факторы имеют важное значение для регионов, где промерзающий слой достигает значительной глубины. Чтобы произвести расчет основания дома и выбрать подходящий тип фундамента необходимо провести инженерно-геологическое обследование участка. Для изучения копается шурф и выполняется забор почвы. Оценивается состав грунта, его свойства, несущая способность.

Замерзшая почва прочно прикрепляется к основанию дома. Ее воздействие на боковую часть фундамента называется касательной силой пучения. Увеличение размеров поверхности соприкосновения и рост промерзшего слоя может привести к перемещению основания вместе грунтом. Боковое давление приводит к сдвигу по горизонтали.

Вертикальное воздействие заставляет конструкцию подниматься. После оттаивания движение возобновляется в обратном направлении. Если фундамент построен без учета этих факторов, за несколько сезонов стены покрываются трещинами, перекрытия деформируются, перекашивается кровля. Дом приходит в аварийное состояние.

В группе риска легкие деревянные и каркасно-щитовые постройки. Их нагрузка уступает приложенным природным силам пучения. Разрушительное действие хорошо заметно при устройстве монолитных ленточных фундаментов и столбчатых фундаментов без армирования. Лента может треснуть, разорваться, столбы наклониться. На пучинистых грунтах специалисты советуют обязательно устраивать армирующий каркас, усиливающий основание.

Способы защиты фундамента от морозного пучения почвы

Для предотвращения негативного воздействия сил пучения на основания дома, нужно исключить один из двух основных факторов их возникновения – воду или холод.

Водопонижение и дренаж

Уменьшение влажности происходит с помощью инженерно-мелиоративных мероприятий. На этапе возведения фундамента проводятся работы по обустройству ливневой канализации, дренажа, водоотводных лотков. Атмосферные осадки, талые и грунтовые воды удаляются с участка по системе кюветов или дренажных труб. Траншеи выкапываются с уклоном, в них помещают перфорированные трубы, обернутые геотекстилем. Засыпкой служит щебень.

По периметру здания устраивается водонепроницаемая отмостка с уклоном 3-5°. Влага отводится в централизованную канализацию, ближайший водоем или за границу участка. Для предотвращения подпитки водоносных слоев около дома нельзя выкапывать водоемы, источники влаги должны находиться не ближе 20 м.

Замена грунта

Минимизировать негативное воздействие помогает создание подушки из непучинистых материалов и обратная засыпка котлованов. После выемки земли при рытье траншей и котлованов на ровное дно насыпается слой чистого песка или смеси со щебнем. Песок берется средней и крупной фракции, без глинистых примесей. Размер подушки составляет 20-30 см. Слой тщательно утрамбовывается для придания прочности.

Подсыпка обеспечивает равномерное распределение нагрузки на основание. При устройстве свайного фундамента бурится скважина большего размера, свободное место заполняется песком. За годы эксплуатации песок или щебень заиливается частицами глины. Чтобы предотвратить загрязнение стелется геотекстиль.

Монтаж утепленной отмостки

Защиты периметра дома от размывания и промерзания устраивается отмостка шириной около 1 м. Конструктивно она бывает мягкой и жесткой. В первом случае материалом для отмостки служит щебень и песок, во втором – финишное покрытие выполняется из бетона или плитки.

Технология устройства мягкой отмостки:

выкапывается траншея с уклоном от дома;
насыпается слой песка 15 см;
застилается геотекстиль, один край заводится на фундамент, второй в дренажную канаву;
насыпается слой щебня, керамзита или гравия;
декоративный облик придает брусчатка, для поддержки конструкции устанавливается бордюрный камень.

Жесткая утепленная отмостка

на дно траншеи засыпается щебень, затее слой песка для выравнивания основания;
песок накрывается гидроизоляционным полотном;
устанавливается опалубка;
укладывается утеплитель (пеноплекс или пенопласт);
монтируются армирующий контур;
заливается бетон;
выполняется чистовая отделка плиткой или камнем.

Плитный утеплитель – оптимальный вариант при монтаже отмостки. Материал водостоек, долговечен, обладает высокими теплоизоляционными характеристиками. Толщина плит 80-100 мм.

Временно утеплить грунт можно с помощью подручных материалов: соломы, опилок, листьев, сухого торфа, шлака или гравия. Толщина слоя зависит от климатических условий. Теплоизоляция выполняется до наступления холодов. Еще одна простая временная мера – засаливание почвы. Для этого понадобится поваренная соль или хлористый калий. Расход продукта 30 кг на куб. м, глубина засаливания 50-100 см.

Строительно-конструктивные методы

Бороться со вспучиванием можно, приспосабливая конструкцию фундамента к сложным условиям. Такие меры обоснованны, когда другими способами невозможно или очень дорого справляться с действием пучения.

Строительство свайного фундамента

Свайное основание – распространенный вариант для морозоопасных грунтов. Опорные элементы для него бывают металлические, бетонные и железобетонные. По способу установки они делятся на:

винтовые;
забивные;
набивные.

Сваи устанавливаются на глубину ниже точки промерзания, что нивелирует действие вертикального вспучивания. Наибольшее распространение получили винтовые элементы, отличающиеся доступной стоимостью и скоростью монтажа.

Правильная глубина заложения

Отметка заложения фундамента на глинистой почве и суглинках должна находиться ниже уровня промерзания. Показатель по всем регионам России можно найти в специальной справочной таблице. Противоположный вариант – мелкозаглубленный фундамент. Конструкция не сопротивляется силам пучения, а двигается с ними. Такое основание называют плавающим. Они закладываются на небольшую глубину – от 30 до 70 см.

Обработка конструкции

Боковая поверхность столбчатого основания и стен подвала покрывается специальным составом, уменьшающим примерзание почвы. Это может быть битумная мастика, вещества, образующие полимерную пленку, рубероид. Гладкая поверхность без шероховатостей менее подвержена сцеплению с грунтом. Процедура позволяет уменьшить касательное действие сил пучения.

Морозное вспучивание негативно воздействует на конструктивные части зданий, вызывая деформацию и повреждения. Чтобы сократить расходы на ремонт, необходимо заранее принять меры по защите фундамента от пучинистого грунта.

Как бороться с морозным пучением в строительстве

Морозное пучение грунтов характерно для глинистых оснований. Такое явление доставляет немало неприятностей строителям. При возникновении выпучивания возможны неравномерные деформации фундаментов здания и появление трещин.

Природа явления

Морозное пучение обусловлено особенностями воды. Эта жидкость отличается от всех остальных веществ на нашей планете. В отличие от других при замерзании она не уменьшается в объеме, а увеличивается примерно на 9%.

Если этот процесс происходит вблизи фундамента, то давление на конструкцию существенно возрастает. Это может привести к поднятию определенного участка фундамента по сравнению с остальными.

Для возникновения рассматриваемой неприятности необходимо одновременное воздействие двух факторов: воды и отрицательной температуры. Такое часто встречается при залегании глинистых грунтов, которые отлично удерживают влагу. Также повышена вероятность морозного пучения при высоком уровне грунтовых вод. Если грунт обладает невысокой влажностью, то опасность деформаций невелика. В этом случае почва сильнее всего насыщена водой весной за счет верховодки, но повышение температуры предотвращает вспучивание.

Морозное пучение грунта обычно действует на наружные стены здания. В центре строения почва прогревается за счет тепловых потерь, но по периметру она не защищена от зимнего холода. Именно здесь происходит поднятие фундаментов. Неравномерные деформации — самый опасный вид смещений. Последствием такого явления становится появление трещин по фундаментам и стенам дома.

Последствия морозного пучения.

Согласно СП 22.13330.2011 к пучинистым почвам относятся такие виды грунта как:

глины, суглинки, супеси;
мелкие и пылеватые пески;
крупнообломочные с мелким заполнителем.

Практически не подвержены морозному пучению пористые грунты (крупнообломочные породы без мелкого заполнителя, средний и крупный песок). Во-первых, они хорошо пропускают воду, не задерживают ее в верхних слоях. Замерзание начинается сверху, влага постепенно вытесняется в более глубокие слои, не встречая препятствий на своем пути. Во-вторых, чем больше пор в почве, тем меньше давление при пучении. Расширяясь, вода просто заполняет свободное пространство, не действуя при этом на фундамент. Именно пористые основания станут предпочтительным вариантом оснований при строительстве в средней полосе.

Главными характеристиками, которые влияют на вероятность возникновения морозного пучения при строительстве и эксплуатации здания являются:

тип грунта и его физические и механические характеристики;
климатические особенности местности;
уровень расположения грунтовых вод;
тип фундамента, форма и размеры подошвы.

Методы борьбы с пучением

Чтобы предотвратить касательные силы морозного пучения, требуется исключить хотя бы один из факторов их возникновения: воду или холод. Важно гарантировать отсутствие явления в уровне подошвы фундамента. Но также пучение может негативно действовать и на конструкцию по высоте (горизонтальное воздействие). Об этом важно не забывать.

Назначение глубины заложения

Самый простой способ избежать пучения грунта в уровне подошвы — опереть фундамент ниже глубины промерзания. Глубина промерзания зависит от климатического района. Для ее определения пользуются СП 131.13330.2012 и СП 22.13330.2011, в которых представлены формулы для расчета в зависимости от климатических особенностей. При самостоятельном строительстве можно пользоваться приближенными значениями. Для этого существуют специальные карты (из старого СНиП «строительная климатология и геофизика», который сейчас не действует) или готовые таблицы, которые рассчитаны для крупных городов по формулам из приведенных выше документов.

Карта глубины промерзания, может использоваться для справки, в настоящее время глубина заложения рассчитывается с помощью специальной методики.

Такой способ обеспечивает высокую надежность, но часто приводит к перерасходу средств. Особенно при отсутствии в доме подвала, такая глубина заложения не нужна. Кроме того, метод часто комбинируется с другими.

Важно! Предотвращение морозного пучения должно быть комплексным. Желательно одновременно позаботится и о холоде, и о влаге. Именно поэтому методы борьбы чаще всего одновременно включают в себя грамотное назначение глубины заложения, утепление, качественную гидроизоляцию и устройство дренажа.

Также при назначении глубины заложения фундаментов учитывают уровень грунтовых вод (УГВ). По сведениям из СП 22.13330.2011 можно составить следующую таблицу с требованиями, учитывающую одновременно и тип почвы, и УГВ.

Тип почвы	Залегание УГВ на глубине более 2 м от поверхности	Залегание УГВ на глубине менее 2 м от поверхности
Условно непучинистый:

Чтобы выяснить тип почвы на участке и УГВ до начала строительного процесса потребуется провести испытания. Проще всего для этого использовать шурфы или ручное бурение. При этом рассматривают найденную землю, визуально определяют ее тип. При этом стоит пользоваться ГОСТ «Грунты. Классификация», где приведены описания оснований. Бурение для определения УГВ рекомендуется проводить в весенний период в нескольких точках участка, как минимум одна из которых должна располагаться в самом низком месте.

Дренаж

Дренажная система нужна, чтобы убрать лишнюю влагу от пятна застройки. Так удается устранить один из факторов морозного пучения. Дренажные трубы прокладывают на 20—30 см ниже подошвы фундамента. При этом расстояние от конструкции по горизонтали не должно превышать 1м. Для дренажа применяют трубы диаметром от 10 до 20 см. Трубы прокладывают в слое щебня или гравия, обернутого геотекстилем для предотвращения засорения.

Дренаж вокруг фундамента.

Замена грунта

При залегании на участке пучинистого грунта с низкой прочностью разумным решением может стать замена грунта на всю высоту фундамента. При этом слабую почву вывозят, а на ее место засыпают песок средней или крупной фракции.

Менее масштабным мероприятием станет обратная засыпка пазух фундамента непучинистым материалом (все тем же песком). Это устраняет вероятность воздействия морозного пучения на боковую поверхность конструкций здания.

Обратную засыпку обязательно выполняют послойно с уплотнением. Толщина одного слоя принимается равной 20 см. Простейший способ уплотнения песка — проливка водой.

Утепление

Еще один метод борьбы с морозным пучением — утепление фундаментов. Его редко используют как самостоятельное решение, обычно теплоизоляция дополняет гидроизоляцию и дренаж. Утепление фундаментов включает в себя два этапа:

вертикальная защита наружной части фундамента;
теплая отмостка.

Теплоизоляция конструкций здания позволяет избежать их разрушения под действием холода. Теплая отмостка увеличивает защищенный контур. Она выносит зону промерзания за пределы стен дома. За счет этого удается устранить опасность для наружных ограждений и фундаментов.

Теплая отмостка включает в себя следующие слои:

гидроизоляционный материал, уложенный по выровненному основанию;
подушка из песка или щебня 30 см, уложенная с послойным уплотнением;
теплоизоляционный материал;
покрытие отмостки.

В качестве теплоизоляционного материала отмостки используют тот же, что и для всего фундамента. Идеальным вариантом станет экструдированный пенополистирол (его чаще называют пеноплексом). Этот утеплитель отличается хорошими прочностными и теплоизоляционными показателями, влагостоек. Недорогой альтернативой может стать пенопласт, но стоит учитывать, что он нуждается в хорошей гидроизоляции и обладает сравнительно низкой прочностью.

Гидроизоляция

Вертикальная и горизонтальная гидроизоляция фундамента не является явным помощником при борьбе с морозным пучением, но она входит в общий комплекс мероприятий по защите фундаментов от влаги и холода.

В качестве вертикальной изоляции чаще всего используют битумную мастику, рулонные материалы и специальные мембраны. Горизонтальная укладывается по обрезу фундамента (рулонный материал).

Грамотная защита фундамента от морозного пучения — это целый комплекс мероприятий. Перед тем как бороться с явлением, стоит продумать каждый этап работ.

Совет! Если вам нужны строители для возведения фундамента, есть очень удобный сервис по подбору спецов от PROFI.RU. Просто заполните детали заказа, мастера сами откликнутся и вы сможете выбрать с кем сотрудничать. У каждого специалиста в системе есть рейтинг, отзывы и примеры работ, что поможет с выбором. Похоже на мини тендер. Размещение заявки БЕСПЛАТНО и ни к чему не обязывает. Работает почти во всех городах России.

Если вы являетесь мастером, то перейдите по этой ссылке, зарегистрируйтесь в системе и сможете принимать заказы.

Морозное пучение грунтов. Как избежать его негативного влияния на объект.

Что такое пучение

При замерзании в морозные зимы вода превращается в лёд, объём которого превышает занимаемый ей в жидком состоянии. В результате возникают разнонаправленные нагрузки на грунт, имеющие максимальные значения в направлениях, минимально противодействующих им сил (вверх и в стороны).

Результатом воздействия морозного пучения грунтов на фундаменты сооружений является возникновение сил выталкивания, касательных и перпендикулярных нагрузок, действующих на подземные части строений, и приводящих к их деформации (разрушению).

Если не учесть эти процессы ещё на стадии проектирования, последствия могут быть плачевными.

Наивысших значений они достигают в грунтах, максимально удерживающих влагу и обладающих минимальной пористостью по всей глубине пласта.

Основные методы защиты

Используемые в процессе строительства методы защиты объекта от сил морозного пучения учитывают физику процесса и направлены на возможную минимизацию либо полное устранение причин, его вызывающих.

Существующие варианты защиты можно условно разделить на три группы:

Предварительные;
Технически реализуемые;
Используемые в процессе эксплуатации объекта.

Методы защиты от морозного пучения, относящиеся к первой группе, включают обязательное предварительное проведение инженерно-геологических изысканий на требуемую глубину, благодаря которому проектировщики получают необходимую информацию:

Тип грунта в месте предстоящего строительства и его склонность к пучению;
Глубина промерзания;
Уровень залегания подпочвенных вод;
Среднемесячные температуры;
Толщина снежного покрова;
Оптимальная ориентация объекта по сторонам света.

Всё это позволяет ответить на вопрос о принципиальной возможности строительства проектируемого объекта на данном участке, выбрать нужный тип фундамента и оптимальные технологии защиты строения от негативного влияния сил, создаваемых морозным пучением.

Технические варианты защиты сваи от морозного пучения

При выполнении работ на грунтах с высокой вероятностью морозного пучения строящийся объект может защищаться с использованием одного или несколько вариантов, рассмотренных ниже.

1. Полная или частичная замена имеющегося грунта на непучинистый в месте выполнения строительных работ.

Полная замена на грунт, не поддающийся пучению, является весьма дорогостоящей процедурой и используется крайне редко (только если глубина заменяемого слоя не превышает 2 м). Гораздо чаще выполняется подушка под фундамент из непучинистых грунтов и обратная засыпка траншеи, отрытой под фундамент, после завершения монтажа последнего и удаления опалубки. Это также позволяет минимизировать негативное влияние сил пучения.

На начальном этапе фундаментных работ после отрывки траншеи на всю расчётную глубину, на её дне выполняется подушка, состоящая из смеси щебня и гравия с чистым промытым песком. Оптимальной (для частного дома) считается толщина

30 см. Ширина отсыпанного слоя должна быть на 20-30 см больше упомянутого размера фундамента.

равномерно распределить на грунт общую массу строения;
минимизировать отрицательное воздействие на его подошву вертикальных выталкивающих сил, возникающих в результате морозного пучения.

При этом следует понимать, что подушка снижает их величину не потому, что выполнена из непучинистых грунтов. Она просто уменьшает слой последнего.

Пример. Глубина промерзания на строительном участке 1,5 м. Фундамент заглублен на 1,0 м. Оставшийся слой пучинистого грунта составляет 50 см, что может привести к его увеличению до 5 см (

10%). Выполнив подушку толщиной в 30 см, мы сокращаем слой до 20 см и, автоматически, его возможное увеличение, до 2 см.

Весной и осенью уровень грунтовых вод (глубина) повышается. Это может привести к тому, что подушка, частично или полностью, окажется под их воздействием и может быть загрязнена (заилена) мелкими частицами, содержащимися в воде. Они мигрируют вместе с подпочвенными водами, засоряют выполненную подсыпку, доводят её до состояния пучинистого грунта. Поэтому через несколько лет она не сможет достаточно эффектно противостоять разрушающим силам, возникающим вследствие пучения.

Чтобы этого не произошло, как можно дольше применяется специальный материал, геотекстиль, прекрасно фильтрующий воду и задерживающий все твёрдые взвеси.

В целях минимизации воздействия перпендикулярных и касательных сил на возводимый фундамент (как вариант, на стены подвала), возникающих в результате морозного пучения, выполняют обратную засыпку с использованием непучинистых грунтов, которые также предварительно защищаются геотекстилём.

Подобное заполнение не будет примерзать к стенкам фундамента, что также снижает силу касательных нагрузок.

В качестве дополнительного технического решения, направленного на снижение негативного влияния перпендикулярных и касательных нагрузок (ПКН) на боковые стенки фундамента, может быть увеличение их гладкости.

Бетон, из которого чаще всего возводится фундамент, весьма пористый материал, что существенно повышает вероятность его смерзания в морозное время года с прилежащими слоями грунта. Для исключения или минимизации подобного явления внешнюю стену фундамента накрывают слоем гидроизоляционного материала (рубероид, толстая ПЭ плёнка и т.п.). Простейший вариант – грунтование поверхности с использованием отработанного масла.

2. Изготовление монолитного фундамента, имеющего уширение в нижней части конструкции.

Другим технологическим решением, защищающим фундамент от вероятного деформирования силами, возникающими из-за морозного пучения, является использование полноценного арматурного каркаса по всей его глубине (высоте) и длине. Это обеспечивает жёсткость и монолитность конструкции на всех участках.

Для предотвращения выдавливания силами пучения, действующими на основание фундамента, последнее выполняется в форме трапеции (с нижним уширением). То есть здесь формируется площадка – анкер, исключающая возникновение подобной ситуации.

Этот вариант гарантирует требуемую стабильность функционирования фундаментов. Однако использовать его можно только при обустройстве фундаментов из бетона.

Если конструкция изготавливается с использованием блоков, кирпича или натурального камня (что исключает её внутреннее армирование), то класть боковые стены фундамента изначально требуется под углом (конструкция сужается вверх).

3. Заглубление подошвы фундамента ниже уровня промерзания.

Подобное решение, чаще всего, принимается при возведении свайных и свайно-винтовых фундаментов и позволяет полностью исключить влияние выталкивающих сил морозного пучения, но существенно увеличивает поверхность, на которую влияют ПКН.

Способы устранения негативного влияния последних рассмотрены выше.

В случае промерзания грунта на всю глубину заложения фундамента, рассматриваемом в данном разделе, весьма высока вероятность того, что опоры, изменив за зиму своё положение, не примут исходного в тёплое время года. Чтобы избежать данной проблемы выполняется ростверковое соединение всех опор (свай).

В тех случаях, когда речь идёт об установке столбов для заборов, выполняется двойная жёсткая обвязка последних по верхнему и нижнему уровню. Это необходимо в силу существенных нагрузок вероятного пучения (морозного), величина которых может составлять ≤ 10 тонн.

Оптимальным считается решение смонтировать все столбы на едином ленточном монолитном фундаменте, с тщательным армированием последнего.

4. Выполнение дренажных работ.

Чем сильнее увлажнены пучинистые грунты, тем большее увеличение объёма наблюдается при их промерзании (плотность воды примерно на 10% выше плотности льда).

Это автоматически увеличивает вероятность возникновения деформаций и, соответственно, требует существенного повышения требований к выполнению работ, обеспечивающих безопасность возводимого объекта.

Удаление влаги будет способствовать снижению показателя пучинистости и, соответственно, величины сил, негативно влияющих на фундамент. Данную процедуру следует разделить на составляющие.

В первом случае, речь будет идти о защите грунта от попадания в него «верховодки» (атмосферные осадки, снеготаяние).

Решению данной задачи служит выполнение отмостков по всему периметру возводимого здания (бетон, асфальт). Их ширина должна минимум на 200-300 мм перекрывать зону обратной засыпки, чтобы исключить просачивание влаги к фундаменту.

Во втором для борьбы с обводнённостью грунтов, проводится дренаж фундамента. Это обеспечивает снижение уровня подпочвенных вод.

Классическое решение предусматривает укладку системы дренажных (перфорированных) труб в предварительно промытый и уложенный гравийный слой. Этот материал частично задерживает частицы грунта. Монтаж труб ведётся с незначительными уклонами на расчётной глубине, что позволяет собирать воду со значительной площади участка и самотёком направлять её в специальные колодцы, либо в канализационный коллектор.

Выбирая подобное решение, следует понимать, что чисто гравийный фильтр прослужит недолго и не гарантирует защиту дренажных отверстий, имеющихся в трубах, от засорения мелкими частичками грунта.

Их прочистка – весьма трудоёмкий и довольно сложный процесс, под который заблаговременно обустраиваются на участке специальные колодцы на нужную глубину.

Чтобы увеличить сроки между плановыми чистками, используют геотекстиль, которым обёртываются трубы. Наличие подобного фильтра позволяет отказаться от обустройства фильтра гравийного.

5. Обустройство плитного фундамента

Плитные фундаменты часто именуют «плавающими». При подвижках грунтов перемещается вся плита. Поэтому на строение, возведённое на подобном основании, разрушающие и деформационные нагрузки от морозного пучения влияния не оказывают.

Обычно это ж/б монолитная армированная плита, мелкозаглубленная либо уложенная поверх грунта (глубина погружения равна нулю).

6. Утяжеление возводимой постройки.

Одним из решений, позволяющих минимизировать или полностью обнулить негативное влияние пучения грунтов, является увеличение массы постройки до значений, которые нагружают фундамент с силой, превышающей выдавливающую, которую создают пучинистые грунты при замерзании.

Поэтому тяжёлые здания на подобных грунтах строить гораздо выгоднее.

7. Утепление свайного фундамента снаружи на пучинистых грунтах

В регионах с положительными среднегодовыми температурами допустимо использование такого варианта, как утепление грунта. Использование утеплителя, уложенного в грунт, существенно снижает уровень промерзания. А в отдельных случаях полностью его исключает.

Суть метода. По всему периметру строящегося здания проводится выемка грунта на расстоянии, равном глубине промерзания в месте ведения строительства. Глубина выбирается с таким расчётом, чтобы уложенный утеплитель можно было засыпать сверху слоем непучинистого грунта толщиной ≥ 200 мм. И выполнить под него песчаную подушку не менее 100 мм.

Толщина материала выбирается с учётом климатических особенностей и его теплоизоляционных характеристик. Чаще всего для решения задачи используются пенопласт, керамзит или шлак.

Оптимальным утеплителем является экструдированный пенополистирол. При плотности выбранной марки в 35 кг/м³, его коэффициент теплопроводности равен 0,32 Вт/м°С. При 50 кг/м³, соответственно 0,36 Вт/м°С.

Этот материал отличается повышенной прочностью к сжимающим нагрузкам (рекомендован для использования в дорожном строительстве).

Использование утеплителя позволяет строить здания на мелкозаглубленных (до 500 мм) фундаментах.

Как правило, поверх утеплителя обустраивается отмостка ≥ 100 мм.

Методы, реализуемые в процессе эксплуатации

Круглогодичное отопление объекта

Средние температуры грунта под отапливаемым зданием

на 20% выше фиксируемых под неотапливаемым объектом, что способствует значительному снижению показателя пучинистости.

В качестве дополнительного способа может применяться рыхление грунта на глубину свыше 350 мм, с его последующим боронованием на 150 мм. Теплоизоляционные свойства такого грунта повышаются. В качестве дополнительного слоя утепления можно учитывать снеговой покров.

Сохранение основания в постоянно промёрзшем состоянии

При строительстве в зоне вечной мерзлоты принимаются меры для сохранения грунта в замороженном состоянии на протяжении всего периода эксплуатации. Для этого строительство ведётся на свайных фундаментах.

Остались вопросы?
Мы сможем вам помочь

Получите оптимальное решение именно под Вашу
задачу, рассчет стоимости и сроки выполнения
работ совершенно бесплатно.

Пучение грунта

Из данного материала вы узнаете, что такое морозное пучение грунта и какую опасность оно представляет для фундамента. Мы рассмотрим классификацию пучинистости грунтов согласно строительным нормативам и разберемся, какие меры необходимо принимать, чтобы уменьшить негативное воздействие пучения почвы на основание дома.

Виктор, 29 лет, г.Москва
“Здравствуйте! Нуждаюсь в совете квалифицированных специалистов – недавно мне удалось приобрести небольшой земельный участок в Подмосковье, на котором я планирую возвести одноэтажную дачу из сруба. Опыт в практических строительных работах у меня имеется, однако осуществляя проектирование фундамента я зашел в тупик. Новые соседи говорят, что в нашей местности очень сильно проявляется морозное пучение грунта – большинство из них потратило на укрепление фундаментов баснословные деньги, а некоторые дома стоят перекошенные с трещинами. Подскажите пожалуйста, чем грозит морозное пучение легкому дому из сруба и существуют ли какие-либо способы уменьшения воздействия сил пучения на фундамент здания?”

Что такое пучение грунта
Какие виды почвы подвергаются пучению
Чем пучение почвы опасно для фундамента
Способы уменьшения влияния пучения грунта на фундамент

Мы решили ответить Виктору полноценной статьей, посвященной проблеме морозного пучения и способами борьбы с ней.

Что такое пучение грунта

Перекошенные дверные коробы, трещины на стенах и щели в оконных коробах – следствие деформационных влияний, оказываемых грунтом на основание дома.

Деформационные нагрузки почвы на основание происходят в результате сезонного промерзания грунта – так называемого морозного пучения.

Рис 1.1: Трещины в цоколе – характерный признак воздействия сил пучения на фундамент дома

Пучение – это изменение объема почвы, происходящее в следствии замерзания грунтовых вод, которыми она пропитана.

Совет эксперта! Расширение объема почвы обуславливается тем, что номинальная плотность воды в жидком состоянии составляет 1000 килограмм на кубометр, тогда как плотность льда – 917 кг/м3.

При наступлении сезонных морозов происходит следующее: согласно законам физики масса жидкости после замерзания остается неизменной, однако ее объем расширяется почти на 9%, в результате это расширения влага оказывает давление на почву – поскольку движение почвы вниз невозможно, из-за высокой плотности нижерасположенных слоев грунта, грунт движется вверх и поднимает фундамент здания.

Рис. 1.2: Почва, увеличившаяся в объеме в результате морозного пучения

Выделяют два характера воздействий морозного пучения на основание дома:

Вертикальное выталкивающее воздействие – происходит вследствие пучения слоев почвы, расположенных под основанием здания;
Касательное пучение – это выталкивающее воздействие, которое происходит вследствие пучения грунта, контактирующего с боковыми стенками фундамента.

Какие виды почвы подвергаются пучению

Пучение характерно для большинства видов почвы, особенно данной проблеме подвергаются следующие типы грунта:

Песчаная почва;
Суглинок;
Супесь;
Глиняный грунт.

Вышеуказанные виды почвы обладают одной общей чертой – в их составе содержатся мельчайшие пыльные частицы. Та же песчаная почва, не содержащая пылеватых частиц (гравелистая либо песок крупных фракций) практически не подвергается воздействиям сезонного пучения.

Совет эксперта! Наличие пылеватых частиц в грунте способствует тому, что почва приобретает свойство связывать и удерживать контактирующую с ней воду (это могут быть как впитавшиеся в землю атмосферные осадки, так и грунтовая влага).

Пропитанный водой пласт почвы, в процессе замерзания расширяется в объемах (до 9-12% от первоначального объема) и давит на основания зданий и построек, оказывая на них выталкивающую нагрузку.

Рис 1.3: Воздействие пучения грунта на плитный фундамент

Силы пучения почвы могут быть увеличены разнообразными сопутствующими факторами, основной из них – постоянные атмосферные осадки. Если осенью регулярно будут идти дожди, то пропитавшаяся осадками почва будет оказывать более сильную деформационную нагрузку на фундамент. Также к усиливающим пучение факторам можно отнести повышение уровня залегания грунтовых вод и их капиллярное поднятие.

Совет эксперта! Свыше 82% всех видов грунтов В Москве и области классифицируются как пучинистые.

При возведении построек на пучинистых грунтах нужно предпринимать дополнительные меры защиты фундамента от выталкивающих воздействий почвы, о которых более детально мы поговорим в соответствующем разделе статьи.

С классификацией пучинистости разных видов грунтов согласно ГОСТ № 25100 вы можете ознакомится в таблице 1.1.

Грунты с высокой склонностью к пучению;

Расширение объема от 7%

Таблица 1.1: Классификация пучинистости грунтов

Узнай почему свайный фундамент помогает избежать проблем с морозным пучением: узнать

Чем пучение почвы опасно для фундамента

Для оснований любого вида – ленточных, плитных и свайных, опасным является не только сам процесс вспучивания почвы, но и последствия ее оттаивания.

При наступлении зимы, когда температура понижается ниже нуля и грунт промерзает на глубину одного-двух метров, почва расширяет и начинает выталкивать фундамент здания. Происходит вертикальная деформация основания. При наступлении оттепели, замершие грунтовые воды оттаивают, почва теряет свою плотность и под давлением массы здания уменьшается до объемов, на несколько процентов меньших ее первоначальных размеров – в результате этого происходит дополнительная усадка фундамента.

Совет эксперта! Наиболее опасным для фундаментов является неравномерное пучение грунта, которое может наблюдаться при разной толщине снежного покрова – чем он толще, тем выше поднимается граница промерзания почвы и тем больший ее пласт подвергается пучению.

Рис. 1.4: Результат морозного пучения грунта

Строительная практика показывает, что конкретный земельный участок может иметь крайне сложную схему промерзания и пучинистого поднятия почвы.

К примеру: грунт вокруг здания, расположенного на среднепучинистой почве, по внешнему периметру постройки может иметь глубину промерзания до полутора метров и при сезонном пучении подниматься до 10 см. вверх, тогда как грунт, расположенный под домом всегда будет более теплым и сухим, и пучению может не подвергаться вообще.

Только так можно решить проблему и не допустить разрушения здания в результате пучения: посмотреть

Неравномерное пучение также может стать следствием оттаиванием снежного покрова на южной стороне здания – почва, пропитанная влагой из оттаявшего снега, при наступлении следующих заморозков будет подвергаться увеличенным силам пучения, в сравнении с силами на северной стороне здания.

Совет эксперта! В результате неравномерного пучения почвы фундамент здания перекашивается, это же происходит и со стенами постройки – в результате перекоса по ним идут трещины, конструкция деформируется, теряет прочность и приходит в аварийное состояние.

Рис. 1.5: Недостроенное здание, пришедшее в аварийное состояние из-за пучения грунта

Самую высокую опасность сезонное пучение представляет для легких домов, возведенных из пенобетона, дерева либо каркасных панелей. Обуславливается это неспособностью компенсации давлением массы здания оказываемых на фундамент выталкивающих нагрузок.

Строение обладающее достаточно большой массой (к примеру, дом из кирпича), будет давить на фундамент, и если давление от тяжести конструкции превысит выталкивающее давление грунта, почва из-за невозможности расширения будет уплотняться и воздействия пучения ослабятся к минимуму.

Способы уменьшения влияния пучения грунта на фундамент

Строительство ленточных и плитных фундаментов на пучинистых грунтах должно обязательно сопровождаться обустройством уплотняющей подсыпки.

Такая подсыпка состоит двух слоев – крупного песка и гравия либо щебня. Толщина слоев подсыпки должна быть одинаковой, при этом общая толщина уплотнения начинается с 20 сантиметров для слабопучинистых грунтов, и увеличивается до 35-40 сантиметров для сильнопучинистой почвы.

Рис. 1.6: Схема уплотняющей подсыпки под ленточный фундамент

Совет эксперта! Подсыпка для уменьшения вертикальных выталкивающих воздействий выполняется под основанием фундаментной ленты, на дне выкопанной под фундамент траншеи. Для уменьшения касательных сил пучения подсыпка делается по внешнему периметру стенок уже возведенного фундамента.

Однако данная мера является недолговечной ввиду того, что подсыпка, в период повышения уровня грунтовых вод, которое происходит осенью и во время оттаивания снежного покрова, полностью окружается водой. При пропитывании влагой в песок и гравий из грунта проникают пылеватые частицы. В результате этого со временем непучинистые материалы подсыпки приобретают склонность к пучению и теряют свою защитную функцию.

Уменьшить данный негативный фактор позволяет использование специальных противозаиливающих рулонных материалов, которыми покрываются стенки подсыпки. Такие материалы (оптимальный вариант – Стеклохолст) пропускают воду, однако фильтруют все находящиеся в ней мельчайшие частицы ила и пыли.

Рис. 1.7: Комплексная защита фундамента от пучения грунта

Также высокую эффективность демонстрирует практика обустройства дренажа. Такая система представлена дренажными трубами, расположенными по периметру фундамента в подсыпанном слое гравия, выполняющего функцию фильтра. Трубы располагаются под уклоном, что позволяет скопившимся в них грунтовым водам самотеком стекать в специально отведенный накопительный резервуар.

Наши услуги

Мы предоставляем следующие услуги: забивка свай и лидерное бурение. У нас есть собственный автопарк бурильно-сваебойной техники и мы готовы поставлять сваи на объект с дальнейшим их погружением на строительной площадке. Цены на забивку свай представлены на странице: цены на забивку свай. Для заказа работ по забивке железобетонных свай, оставьте заявочку.

Пучение грунта

Сезонные механические колебания, вызванные промерзанием земли в холодное время года, называется пучением грунта. Изучение данного процесса очень актуально при проектировании и возведении фундаментов, так как подвижки грунтов у основания строения при неверных расчетах могут быть критичными для целостности конструкций.

Промерзая, грунт начинает увеличиваться под действием расширения находящейся в нем влаги. И чем больше содержание воды в почве, тем больше вероятность ее пучения во время заморозков. При этом стоит учитывать, что из-за разнообразия типов грунтов, они по разному подвержены механическим изменениям.

Механизм увеличения объема грунта

Пучение грунта — это изменение его объема, происходящее в следствии замерзания содержащихся в слоях грунтовых вод. Другими словами, расширение обуславливается тем, что номинальная плотность воды в жидком состоянии составляет 1000 килограмм на кубометр, тогда как плотность льда — 917 килограмм на кубометр. То есть, согласно законам физики, при переходе из жидкого состояния в твердое объем воды увеличивается ориентировочно на 9%. В результате это расширения влага оказывает давление на почву и грунт движется вверх, поскольку в обратном направлении движение невозможно из-за высокой плотности ниже расположенных слоев.

Таблица: Классификация пучинистости разных видов грунтов согласно ГОСТ № 25100.

Изменение объемов грунта может происходить не только зимой. Например, этот процесс вполне можно наблюдать и в переходных периодах, когда нет сильных морозов. Подвижки происходят, когда одна сторона строения находится под постоянным воздействием лучей солнца, а другая — в тени. А если при этом еще и идут дожди, переувлажняющие почву, и ночью начинает холодать, то резкий перепад температуры приведет к промерзанию скопившейся в земле жидкости. Это может повторяться многократно и приводить к износу фундамента и строения, установленного на нем. Весной, в результате такого воздействия, дом может подвергаться усадке на несколько сантиметров. Зимой последствия могут быть более критичными, а износ здания будет происходить быстрее и с большими повреждениями, так как сила промерзания в этот период выше.

Факторы, способствующие пучению грунта

Основные факторы влияющие на процесс расширения грунта:

Насыщенность водой. Чем выше уровень грунтовых вод на участке, тем более сильно проявляет себя пучение. Необходимо понижать уровень грунтовых вод если это возможно.
Количество осадков.
Глубина залегания подземных вод.
Температура и длительность заморозков.
Важно учитывать глубину промерзания грунта, которая во всех регионах разная.
Влажность воздуха.
Рельеф участка.
Тип грунта на участке. Это немаловажный фактор, так как сила морозного давления зависит от состава почвы и ее способности удерживать влагу.

Таблица: Глубина заложения фундамента с учетом видов грунта.

Виды грунтов	Расстояние от поверхности планировки до уровня грунтовых вод в период промерзания	Глубина заложения фундамента от поверхности планировки
Скальные и крупнообломочные грунты, а также пески гравелистые, крупные и средней крупности	Любое	Не зависит от расчетной глубины промерзания
Пески мелкие и пылеватые, а также супеси мелкой консистенции	Превышает расчетную глубину промерзания на два метра и более	Не зависит от расчетной глубины промерзания
Пески мелкие и пылеватые, а также супеси независимо от их консистенции	Менее расчетной глубины промерзания или превышает ее менее чем на два метра	Не менее расчетной глубины промерзания
Супеси пластичной и текучей консистенции	Любое	Не менее расчетной глубины промерзания
Суглинки и глины с твердой консистенцией	Превышает расчетную глубину промерзания на два метра и более	Не зависит от расчетной глубиныпромерзания
Суглинки и глины мягкопластичной консистенции		Может назначаться менее расчетной глубины промерзания при условии защиты грунтов основания от увлажнения поверхностными водами, а также от промерзания в период строительства и эксплуатации
Суглинки и глины текучепластичной и текучей консистенции	Любое	Не менее расчетной глубины промерзания
Суглинки и глины независимо от их консистенции	Менее расчетной глубины промерзания или превышает ее менее чем на два метра	Не менее расчетной глубины промерзания

Показатель давления грунта и его влияние на фундамент

Данный показатель означает давление паутинистого грунта, в частности — на фундамент постройки. Лед в земле может достигать огромных масс, которые способны вымещать фундамент на поверхность.

Выделяют два вида типа выталкивающего воздействия на основание дома:

Вертикальное выталкивающее воздействие. Оно происходит вследствие пучения слоев почвы, расположенных под основанием здания.
Касательноевыталкивающее воздействие, происходящее вследствие пучения грунта, контактирующего с боковыми стенками фундамента.

Вертикальная сила наносит меньше вреда фундаменту. Деформации незначительные, и их можно заранее предотвратить. Для этого необходимо использовать для устройства фундамента только качественные компоненты, и делать основание строения ниже глубины промерзания.

При воздействии касательной силы, грунт не просто поднимается вверх, но и расслаивается. Это может повлечь полноценное разрушение здания, стоящего на нем. Особенно опасно такое явление, если дом имеет небольшую массу.

Схематически воздействие выталкивающих сил на основание дома представлено в следующей таблице:

А — давление фундамента на грунт. Б — сопротивление грунта. В — выталкивающие силы. Г — касательные боковые силы. УГВ — уровень грунтовых вод. УПГ — уровень промерзания грунта.

Неправильный способ закладки фундамента. Фундамент, заложенный выше уровня промерзания грунта, выталкивают силы вспучивания, поднимая его на высоту (а).	Правильный способ закладки фундамента. Фундамент, заложенный ниже уровня промерзания грунта, не испытывает давления промерзлого грунта.

Видео по теме:

Минимизация последствий пучения в частном строительстве

Если грунт на вашем участке подвержен сезонным подвижкам, то при строительстве на такой основе нужно позаботиться о дальнейшей безопасности целостности конструкций. Для этого нужно соблюдать несколько базовых правил:

Необходимо знать тип грунта.
Знать глубину промерзания для вашего региона.
Заглублять основание ниже глубины промерзания для борьбы с выталкивающими силами.
Минимизировать касательные боковые силы. Этого можно добиться обмазкой фундамента специальными составами или уменьшением площади бокового контакта (свайные фундаменты).
Подбирать оптимальный тип фундамента исходя из проекта дома и свойств почвы на участке.
Проводить дополнительные мероприятия по утеплению участков близлежащих к фундаменту. В данном случае утепляется грунт вокруг дома, что предотвращает промерзание.
Бороться с искусственным переувлажнением почвы. Для этого сооружается отмостка для защиты основания дома от осадков. Можно также использовать дренажную систему (более дорогостоящее решение).

Любой из этих способов эффективен в борьбе с морозным пучением грунта. А их комбинация только усилит эффект. Начиная строительство дома, заранее позаботьтесь об этом и минимизируйте нежелательные последствий от возможных деформаций фундамента.