Как предотвратить разрушение дома

Поделиться ссылкой
Копировать ссылку
zhurnaldom zhurnaldom
Москва
Почти каждой весной мне приходится обследовать загородные малоэтажные здания из-за образования трещин в стенах или подтопления цокольного этажа. Вижу, что подобных жилых построек в Подмосковье становится всё больше. Каковы же причины их разрушений?

Домов с дефектами становится все больше
Домов с дефектами становится все больше



Необычная зима

Однажды я выезжал на объекты семь раз за сезон. Оно и неудивительно: после первых морозов в конце ноября и начале декабря наступила оттепель, в течение которой поверхностный слой грунта оставался в талом состоянии. Холода установились лишь во второй половине января. Они сопровождались обильными снегопадами и сильными ветрами.

При этом кое-где снег выдуло так, что к концу первой декады февраля из-под тонкого снежного покрова всё ещё была видна почва. При умеренных морозах за 10 дней земля промёрзла на глубину 0,6–0,8 м, а к концу зимнего периода — до 1,5 м. В других же местах снега намело столько, что до середины марта грунт так и оставался в талом состоянии. До конца зимы глубина промерзания там составляла не более нескольких десятков сантиметров.

На строительных площадках с пучинистыми грунтами создались условия особенно неравномерных деформаций пучения, как для возводимых домов, так и для ранее построенных. Иногда эта ситуация приводила к повреждению конструкций. Известны случаи, когда лёгкие строения сдвигались со своих опор. Например, сруб бани благополучно простоял 18 лет на столбчатых незаглублённых фундаментах из мелких блоков. Но в эту зиму произошли такие неравномерные деформации пучения, что баня при отсутствии связей фундаментов с нижней обвязкой сдвинулась с опор (рис. 1).


Рис. 1. Схема образования неравномерных деформаций пучения: 1 - поверхность талого грунта; 2 — поверхность вспученного грунта; 3 — граница промерзания; 4 — снег; df — глубина промерзания; hf — величина пучения поверхности грунта
Рис. 1. Схема образования неравномерных деформаций пучения: 1 — поверхность талого грунта; 2 — поверхность вспученного грунта; 3 — граница промерзания; 4 — снег; df — глубина промерзания; hf — величина пучения поверхности грунта

Сруб бани при больших деформациях пучения сместился с опор
Сруб бани при больших деформациях пучения сместился с опор

Причины повреждения домов

Обследования построек показали, что фундаменты не соответствовали грунтовым условиям строительных площадок и особенностям конструкции домов или были устроены вообще без каких-либо расчётов: по подобию, «на глазок». Например, ряд строительных фирм всё ещё изготавливают один и тот же фундамент под разные дома в различных грунтовых условиях;

Кроме того, во время возведения опорных конструкций строители допускали отступления от требований СНиП в части качества материалов и соблюдения технологии работ: применяли бетон низкой марки или с нарушенным водоцементным отношением, а его укладку вели некачественно. Допускали промораживание пучинистого основания под фундаментными плитами и со стороны стен цокольного этажа при возведённой коробке дома.

Ads by

Плитные и столбчатые фундаменты

Считается, что эти виды оснований — самые надёжные, хотя и самые дорогие. Если к зиме построен только цокольный этаж (при этом нагрузки на плиту от конструкций остаются небольшими) или во время строительства и эксплуатации дома приняты меры по предотвращению промерзания пучинистого основания под плитой, то фундамент останется целым.



Ну, а если коробка дома уже возведена, на плиту сверху действуют большие нагрузки. Если не принять меры по предотвращению промерзания пучинистого основания под плитой, под действием сил пучения в ней образуются трещины (рис. 2). Стены цоколя, изготовленные из фундаментных блоков, наименее стойки к деформациям пучения. При повреждённой плите трещины образуются как в блочной кладке цокольного этажа, так и в кирпичной кладке надфундаментной части дома.
Рис. 2. Схема разрушения фундаментной плиты под действием сил пучения: 1 — фундаментная плита; 2 — стены цокольного этажа из фундаментных блоков ФБС; 3 — плита цокольного перекрытия; 4 — трещина; 5 — стрела прогиба; df — глубина промерзания грунта; dф — глубина заложения фундаментной плиты; Рд — нагрузка от дома на плиту; sf — давление пучения на плиту
Рис. 2. Схема разрушения фундаментной плиты под действием сил пучения: 1 — фундаментная плита; 2 — стены цокольного этажа из фундаментных блоков ФБС; 3 — плита цокольного перекрытия; 4 — трещина; 5 — стрела прогиба; df — глубина промерзания грунта; — глубина заложения фундаментной плиты; Рд — нагрузка от дома на плиту; sf — давление пучения на плиту

Однако известны случаи, при которых трещины появлялись даже несмотря на то, что стены цокольного этажа были выполнены из монолитного железобетона. А причина проста: железобетонные ограждающие конструкции строители жёстко связали армированием с треснувшей плитой.

Я встречал примеры повреждения монолитных плит цокольного перекрытия, изготовленных на песчаной отсыпке, когда пучинистый грунт основания промерзал в процессе строительства или эксплуатации дома. Но были разрушения домов при устройстве и столбчатых фундаментов из буровых опор с ростверком в пучинистых грунтах.


Пример 1. Двухэтажный кирпичный коттедж с утеплённой мансардой и цокольным этажом на плите

Дом находился в аварийном состоянии. Раскрытие трещин в верхней части стен достигло 10 см. Цокольный этаж со стенами из фундаментных блоков заглублён в грунт на 2,4 м и опирается на фундаментную плиту толщиной 0,35 м. Под плитой изготовлена подбетонка толщиной 0,1 м. 

Все проёмы дома были раскрыты, и в цокольном этаже была такая же отрицательная температура, как и на улице. Характер трещин в стенах указывал, что разрушение плитного фундамента произошло под действием сил пучения. Трещину в плите обнаружили после очистки её от строительного мусора и льда.

Разрушение коттеджа при промораживании пучинистого основания
Разрушение коттеджа при промораживании пучинистого основания

Изучение проектной документации показало, что инженерно-геологические изыскания на площадке строительства не проводили. За основание фундамента были приняты пески пылеватые, средней плотности, маловлажные при отсутствии грунтовых вод, то есть непучинистые грунты. 

Посл проведённых впоследствии рядом с коттеджем всех необходимых исследований удалось выяснить, что площадка строительства сложена глинами: на поверхности — полутвёрдой и тугопластичной консистенции, а ниже нормативной глубины промерзания (1,4 м) — мягкопластичной консистенции.

По степени морозоопасности первые характеризуются как слабопучинистые, а вторые — под подошвой фундамента — как сильнопучинистые. Армирование плиты не было рассчитано на совместное действие сил пучения снизу и нагрузок от надфундаментной части дома сверху (рис. 2). После образования трещины геометрия поперечного сечения плиты изменилась: её деформации намного превысили величину, допустимую для кирпичной кладки стен.

Марка уложенного бетона при этом не соответствовала проектной. Требовалось уложить бетон марки В12,5 (М 150), а применили в итоге такой же, как и для подбетонки — В10 (М 100), а может, и меньше. 

Кроме того, обратную засыпку пазух котлована выполнили местным пучинистым грунтом. Ничего не было сделано для предотвращения попадания осенних осадков в котлован.


Защита от дальнейшего разрушения

Удалось предпринять следующие срочные меры:
  • для прекращения выхолаживания цокольного этажа все проёмы закрыли целлофановой плёнкой;
  • начали обогрев всех помещений для поддержания в них положительной температуры до окончания морозов;
  • для наблюдения за состоянием трещин в процессе оттаивания основания на них установили алебастровые маяки.

Проект усиления и восстановления конструкций здания был разработан после оттаивания грунтов и стабилизации деформаций.

Летом предстояло откопать вокруг дома пазуху котлована шириной 0,6 м и засыпать её непучинистым грунтом, выполнить вертикальную планировку, устроить отмостку и в дальнейшем зимой не допускать промораживания основания под плитой и со стороны стен цокольного этажа.

Пример 2. Фундамент из буровых опор

Характерный пример повреждений, возникших вследствие неквалифицированного проектирования фундаментов, представляет дом, застройщик которого уже в течение нескольких лет не мог закончить строительство из-за многочисленных трещин в цоколе и стенах, появившихся уже после первого зимнего сезона.

Стены одноэтажного с мансардой, бесподвального дома выполнены из пенобетонных блоков с облицовкой в полкирпича. Столбчатый фундамент сделан из 32-х железобетонных буровых опор Ø 0,2 м и длиной 1,5 м, заглублённых в грунт на 1,6 м (рис. 3). Шаг опор в разных частях дома переменный — от 1,4 до 1,8 м.

В местах оконных и дверных проёмов недостроенного дома появились трещины
В местах оконных и дверных проёмов недостроенного дома появились трещины

По верху опор проектом предусмотрен ростверк высотой 0,6 м и шириной 0,4 м. Ростверк заглублён в грунт на 0,1 м и одновременно может служить цоколем. Однако верхняя часть ростверка находится над поверхностью грунта только на 0,3 м, что явно недостаточно для климатических условий Московской области.

Ростверк устроен на песчаной подушке толщиной 0,1 м. Фундамент изготовлен во второй половине апреля 2002 г. Инженерно-геологические изыскания на площадке строительства не проводились и принятые конструктивные решения по фундаменту ничем не обоснованы.

К концу апреля дом находился в стадии незавершённого строительства: изготовлен фундамент, коробка дома, крыша, установлены окна и входная дверь. Вокруг фундамента засыпка пазух траншей выполнена местным пучинистым грунтом, планировка и отмостка отсутствуют. Уровень грунтовых вод (верховодка) находился всего на 15 см ниже поверхности грунта. Внутри дома вода стояла слоем 5 см.

На ростверке-цоколе с внешней стороны во многих местах наблюдались трещины, которые продолжались в кирпичной кладке. Раскрытие трещин в верхней части стен доходило до 3 мм и более. Внутри дома, в кладке пенобетонных блоков, также образовались трещины, в основном в местах оконных и дверных проемов. 

Для определения причин образования трещин были рассчитаны нагрузки от надфундаментной части дома на опоры. Расчёты показали, что в разных частях дома нагрузки на опоры существенно различаются в пределах от 1,35 до 6,4 тонно-сил (тс). 

Расчёт максимально и минимально допустимых нагрузок на опоры при высоком уровне грунтовых вод показал, что в лучшем случае допустимая нагрузка на одну опору не превышает 1,7 тс. Оказалось, что только 3 опоры из 32-х были способны воспринять проектную нагрузку.

Был проверен вариант, когда в результате осадки буровых опор монолитный железобетонный ростверк-цоколь может быть включён в работу конструкции как ленточный фундамент. При наиболее благоприятных грунтовых условиях ростверк вместе с опорами способен нести проектные нагрузки, но при неблагоприятных условиях 20% опор останутся перегруженными.

Рис. 3. Конструкция столбчатого фундамента под домом, повреждённым пучением
Рис. 3. Конструкция столбчатого фундамента под домом, повреждённым пучением

Расчётная величина касательных сил пучения, которая может действовать по боковой поверхности опоры (в предположении, что по степени морозоопасности грунты относятся к среднепучинистым грунтам (tн = 9 тс/м2 – не самый худший случай), составляет 8,1 тс и превышает максимальные нагрузки от дома. Таким образом, все опоры фундамента обследуемого дома неустойчивы против сил морозного пучения. 

Если учесть, что нормальные силы морозного пучения действуют ещё на подошву ростверка, то неустойчивость опор существенно возрастает. Из-за разных нагрузок их перемещения под действием сил пучения будут неравномерными.

Жёсткость поперечного сечения ростверка-цоколя оказалась недостаточной для нивелирования неравномерных деформаций пучения, а его армирование недостаточно для воспринятия растягивающих напряжений в бетоне, возникающих при пучении.


Что пришлось сделать

Для исключения вредного влияния сил пучения на постройку были предложены наиболее простые и экономичные конструктивные и мелиоративные мероприятия:
  • в процессе достройки следующей зимой обеспечить внутри дома тепловой режим, при котором в уровне грунта температура воздуха не опускалась бы ниже 0 С°. Этот режим следует поддерживать и при дальнейшей эксплуатации дома;
  • до зимы нужно откопать вокруг дома траншеи на глубину заложения ростверка шириной 0,4 м и засыпать их непучинистым грунтом (крупным или средней крупности песком);
  • заложить вокруг дома в уровне поверхности грунта утеплитель марки «Пеноплэкс» толщиной 50 мм и шириной 1,2 м;
  • для отвода ливневых и паводковых вод от дома следует устроить по утеплителю планировку и отмостку высотой не менее чем 100 мм и с уклоном 5%, а планировку за пределами отмостки — с уклоном 2–3%;
  • для тех же целей по границе участка или призмы планировки необходимо устроить ливнестоковые лотки с уклоном в сторону естественного понижения участка.

Важные выводы

1. Повреждения конструкций дома чаще всего происходят в тех случаях, когда фундаменты применяются без учёта инженерно-геологических условий строительных площадок.

2. Расчёт фундаментов и оснований малоэтажных домов в пучинистых грунтах — одна из сложных и специфичных задач в строительстве. Багажа знаний промышленного и многоэтажного жилищного строительства здесь недостаточно. Применение же «похожих» фундаментов приводит, как правило, к повреждению конструкций дома.

3. Независимо от теплового режима дома нельзя допускать промораживания пучинистого основания под фундаментами и со стороны стен цокольного этажа в процессе строительства и эксплуатации. Если утепление не предусмотрено проектом, в процессе стройки зимой конструкции должны быть временно утеплены или в цокольных помещениях обогревом должна быть обеспечена температура воздуха не ниже 0 С°.

4. Для обеспечения надёжности при возведении коттеджей на пучинистых грунтах необходим правильный выбор конструкции стен цокольного этажа. Их устройство из фундаментных блоков оправдано в практически непучинистых грунтах, а также в слабо- и среднепучинистых, если нагрузки от дома превышают касательные силы пучения, действующие по боковой поверхности заглублённых конструкций.

5. При строительстве коттеджей на средне- и сильнопучинистых грунтах более надёжными являются стены цокольного этажа (наружные и внутренние), выполненные из монолитного железобетона в виде единой рамной конструкции, не связанной армированием с фундаментной плитой. При этом расчёт стен на устойчивость обязателен.

6. Применение столбчатых фундаментов из цилиндрических буровых опор с ростверком на грунте (в средне– и сильнопучинистых грунтах) под коттеджами с кирпичными или блочными стенами не рекомендуется из-за возникновения больших деформаций пучения, которые могут превысить допустимую величину.

Текст: Л. Гинзбург, кандидат технических наук
Фото и рисунки: архив «ИД «Бурда»

Другие материалы о повреждениях в конструкциях дома:




Статья размещена в разделах: , , , ,
5 комментариев 3 спасибо за статью 2 в избранном 6823 просмотра
Поделиться ссылкой
Копировать ссылку
Автор статьи:
Добавили статью в избранное
kva777 kva777 и еще 1 человек




Комментарии (5)
Статья — полный блеск, ее следует проштудировать любому застройщику, который берется за сооружение дома — ВПЕРВЫЕ.
Хочу обратить внимание читателей на одно замечание автора, вот оно в оригинале «обратную засыпку пазух котлована выполнили местным пучинистым грунтом.»
Эта фраза дорогого стоит.
Действительно, вынули грунт из котлована, сделали фундамент и возникает вопрос — а куда же девать десяток-другой вынутого грунта? Дай-ка положим в имеющиеся пазухи между наклонными стенками котловна и вертикальными стенками фундаментной конструкции. Не пропадать же «добру»!
Так вот, это грубейшая ошибка.
Согласиться с такой экономией можно, если у вас под ногами песок. А если пучнистые глины? Что будет по весне с ними и как они начнут деформировать фундамент.

Резюме — пучинистые глины в котлован НЕ ВОЗВРАЩАЮТСЯ!
Согласна, что столбчатые фундаменты в пучинистых грунтах не допустимы. И про засыпку пазух непучинистым грунтом на в проекте писать крупным шрифтом.
Очень полезная статья. Мне, как обычному дачнику, непонятно, как обеспечить зимой температуру не ниже 0? Зимой на даче не бываем.
Не выше 0, описалась
Статья отличная! Я не специалист, но поделюсь нашим личным опытом. У нас частный дом на окраине города, построен был не нами в 50- 60 — годах. С домом проблем не было. На вторую зиму и весну обнаружили, что через участок идет наискосок полоса более пучинистой, чем остальная, глины шириной около 2 м. Возле входа в дом лежали старые бетонные плиты 1м на 1,5 м, толщиной около 5 см. Одну из этих плит весной выперло и подняло на 10 см, к концу весны она опустилась назад. На этом месте уже мы выстроили пристройку к дому на столбиках из кирпича, в глубину 1,5 м или немного больше. Сама пристройка легкая — из деревянных брусьев и пенопласта. Стоит нормально, замечаю только, что иногда входная дверь то с трудом закрывается, то, наоборот, распахивается. Полоса прошла через самодельный пруд, штампованная пластмассовая емкость, установленная на песчаную подушку. Пруд перекосило, не очень сильно, но назад он не вернулся. Главная проблема была с забором. Железобетонный забор, в землю вкопаны железобетонные столбы 15см на 15 см. К ним в пазы крепятся железобетонные плиты, которые стоят на земле без заглубления. В нашем регионе промерзание глины по климатологии 1, 3 м, может быть и больше, когда сверху насыпной грунт. Тогда мы всех тонкостей не знали и допустили ошибки при установке. Железобетонные столбы вкопали на 1,3 м, внизу укрепили их битыми кирпичами, яму засыпали вынутым грунтом. Калитка пришлась как раз над пучинистой полосой. В конце зимы — начале весны один из столбов пошел вверх, калитка перекосилась, к лету перекос немного уменьшился, но полностью не устранился. На следующий год все шло по нарастающей, столб вылез еще сильнее, потянул за собой плиту забора, начал отрывать ее от столба с другой стороны. Тогда мы вынуждены были переделать этот участок.
Столбы откопали, не вынимая. Вынули кирпичи и старый грунт. Вокруг столбов сделали засыпку песком, вместе со столбом диаметр засыпки 0,5 — 0,6 м; сколько получилось, затолкали песок под столбы. Ближе к поверхности проложили слой керамзитового гравия 20 см, чтобы уменьшить глубину промерзания. Вот уже 4-ю зиму забор стоит ровно.

Вот этот переделанный участок
Вот этот переделанный участок

Пожалуйста, оставьте комментарий

Или через: