Контрольні питання

1. Основні конструктивні елементи будинку.

2. Які конструкції визначають конструктивну схему

23

будинку?

3. Основні переваги конструктивної схеми з подовжніми несучими стінами.

4. Які основні типи каркасів будинку?

5. Які види стін за характером роботи застосовують у каркасних будинках?

3. Основи і фундаменти

2.3.1. Поняття про основи і вимоги до них

Основою називається масив ґрунту,який розташований під фундаментом і сприймаючий навантаження від будинку. Основи бувають двох видів: природні і штучні.

Природною основою називають ґрунт, що залягає під фундамент і здатний у своєму природному стані витримати навантаження від зведеного будинку.

Штучною підставою називають штучно ущільнений чи зміцнений ґрунт, що у природному стані не володіє достатньою несучою здатністю по глибині закладення фундаменту.

Діючі навантаження деформують основи, викликаючи осідання будинку.

Відповідно до викладеного, ґрунти, що складають основу, мають відповідати наступним вимогам: володіти достатньою несучою здатністю, а також малою і рівномірною стискальністю (великі і нерівномірні осідання будинку можуть призвести до його ушкодження і навіть руйнування); не здиматися, тобто мати властивість збільшення обсягу при замерзанні вологи в порах ґрунту (відповідно до цієї вимоги вибирають глибину закладення фундаменту, що має бути погоджена з глибиною промерзання ґрунту в районі будівництва), не розмиватися і не розчинятися ґрунтовими водами, що також призводить до зниження

24

міцності основи і появі непередбаченого осідання будинку; недопущення осідання і зсувів.

Осідання може відбутися при недостатній потужності шаруючого ґрунту, прийнятого за основу, якщо під ним розташовується ґрунт, що має меншу міцність (більш слабкий ґрунт). Зсуви ґрунту можуть відбутися при похилому розташуванні шарів ґрунту, обмежених крутим рельєфом місцевості.

Головну ж увагу при проектуванні приділяють питанню забезпечення рівномірності осідання. При цьому необхідно насамперед враховувати, що навантаження від будинку може викликати руйнування основи при його недостатній несучій здатності. З іншого боку, основа може і не зруйнуватися, але осідання будинку виявиться настільки нерівномірним, що в стінах будинку з'являться тріщини, а в конструкціях виникнуть зусилля, що можуть привести до аварійного стану всього будинку або його частини.

Ґрунтові води значно впливають на структуру, фізичний стан і механічні властивості ґрунтів, знижуючи несучу здатність основи.

Якщо ж у ґрунті містяться легко розчинні у воді речовини (наприклад, гіпс), можливо вилуговування його, що спричиняє збільшення пористості підставуоснови і зниження його несучої здатності. Для цього в необхідних випадках знижують рівень ґрунтових вод. У випадках, коли швидкість руху ґрунтових вод така, що можливо вимивання часток дрібнозернистих ґрунтів, необхідно застосовувати заходи для захисту основи. Для цього влаштовують навколо будинку спеціальне шпунтове огородження чи дренаж.

Які ж основні види ґрунтів і їх властивості? Ґрунти різноманітні за своїм складом, структурою і характером залягання. Прийнята наступна будівельна класифікація ґрунтів:

25

Скельні – залягають у вигляді суцільного масиву (граніти, кварцити, піщаники і т.д.) або у вигляді тріщуватого шару. Ці грунти водостійкі, нестисливі і при відсутності тріщин і порожнеч є найбільш міцними і надійними основами. Тріщинуваті шари скельних ґрунтів менш міцні.

Великоуламкові – незв'язні уламки скельних порід з перевагою уламків розміром більш 2 мм (понад 50%). До них можна віднести гравій, щебінь, гальку, дресву. Ці ґрунти є гарною основою, якщо під ними розташований щільний шар.

Піщані – складаються з часток крупністю від 0,1 до 2 мм. У залежності від крупності часток піски розділяють на гравелисті, великі, середньої крупності, дрібні і пилуваті. Чим крупніше і чистіше піски, тим більше навантаження може витримати шар основи з нього. Стискальність щільного піску невелика, але швидкість ущільнення під навантаженням значна, тому осідання споруд на таких основах швидко припиняється. Піски не мають властивості пластичності.

Частки грунту крупністю від 0,05 до 0,005 мм називають пилуватими. Якщо в піску таких часток від 15 до 50 %, то їх відносять до категорії пилуватих. Коли в ґрунті пилуватих часток більше, ніж піщаних, ґрунт називають пилуватим.

Глинисті – зв'язні ґрунти, що складаються з часток крупністю менш 0,005 мм, і мають в основному лускату форму. На відміну від пісків глини мають тонкі капіляри і велику питому поверхню зіткнення між частками. Тому що пори глинистих ґрунтів у більшості випадків заповнені водою, то при промерзанні глини відбувається її обдимання. Несуча здатність глинистих основ залежить від вологості. Суха глина може витримувати досить велике навантаження. Глинисті ґрунти

26

поділяються на глини (зі змістом глинистих часток більш 30%), суглинки (10-30%) і супіски (3-10%).

Лесові (макропористі) – глинисті ґрунти зі змістом великої кількості пилуватих часток і наявністю великих пір (макропор) у виді вертикальних трубочок, видимих неозброєним оком. Ці ґрунти в сухому стані мають достатню міцність, але при зволоженні здатні давати під навантаженням великі опади. Вони відносяться до просадних ґрунтів і при зведенні на них будинків вимагають належного захисту основ від зволоження. З органічними домішками (рослинний ґрунт, мул, торф, болотний торф) неоднорідні по своєму складі, пухкі, мають значну стискальність. Як природні основи під будинки непридатні.

Насипні – вони утворилися штучно при засипанні ярів, ставків, місць смітника і т.п. Мають властивість нерівномірної стискальності і в більшості випадків їх не можна використовувати як природні основи під будинки. У практиці зустрічаються також намивні ґрунти, що утворилися в результаті очищення рік і озер. Ці ґрунти називають насипними ґрунтами. Вони є гарною основою для будинків.

Пливуни – утворюються дрібними мулистими і глинистими домішками, насиченими водою. Вони непридатні як природні основи. Основи повинні забезпечувати просторову твердість і стійкість будинку, тому нормами передбачені припустимі величини осідання будинку (80-150 мм залежно від виду будинку).

Насамперед роблять ретельні геологічні і гідрогеологічні дослідження ґрунтів, для того, щоб визначити їхню фізичну і механічну властивості, а також прийняти відповідне рішення про конструкції будинку. З цією метою визначаються вид і потужність окремих

27

шарів ґрунту. Залежно від поверховості будинку і місцевих умов глибина дослідженнь коливається в межах від 6 до 15 м і більш.

Дослідження розвідки ґрунтів роблять шляхом буравлення чи шурфування і беруть лабораторні аналізи зразків шарів ґрунту. Якщо в зоні фундаментів виявлені ґрунтові води, то необхідно провести їхній хімічний аналіз, тому що ці води можуть бути агресивними і впливати на матеріал фундаментів.

Результати геологічних і гідрологічних досліджень заносять у спеціальні журнали, після чого складають креслення вертикальних розрізів (колонок) чи свердловин шурфів і по них - геологічного профілю ґрунтового масиву з указівкою повних характеристик шарів ґрунту і положення ґрунтових вод, що дає основу для прийняття необхідних рішень.

Якщо ґрунт на ділянці будівництва не задовольняє пропонованим вимогам, а будинок необхідно зводити саме в цьому місці, то влаштовуються штучні основи. Такі основи при зведенні будинків на слабких ґрунтах улаштовують шляхом їхнього штучного зміцнення або заміною слабкого ґрунту більш міцним. Зміцнення ґрунту може бути здійснено такими способами:

Ущільненням – пневматичними трамбуваннями (іноді з втрамбованим щебнем,гравієм) чи трамбувальними плитами масою від 2 до 4 т, що мають вид усіченого конуса з діаметром основи не менш 1м (із залізобетону, сталі або чавуна). Цей спосіб застосовують у випадку, якщо ґрунти недостатньо щільні, а також при насипних ґрунтах. Для ущільнення великих площ застосовують ковзанки масою 10-15 т. Якщо ґрунти піщані чи пилуваті, то для їхнього ущільнення застосовують також поверхневі вібратори. Необхідно відзначити, що цей метод є більш ефективним, тому що

28

ґрунт ущільнюється швидше.

Силікатизацією – для закріплення пісків, пилуватих пісків (пливунів) і лесових ґрунтів. Для цього в піщаний ґрунт по черзі нагнітають розчини рідкого скла і хлористого кальцію, для закріплення пилуватих пісків - розчин рідкого скла, змішаного з розчином фосфорної кислоти, а для закріплення лесів - тільки розчин рідкого скла. У результаті нагнітання зазначених розчинів ґрунт після закінчення визначеного часу кам'яніє і має значно велику несучу здатність.

Цементацією – шляхом нагнітання в ґрунт по трубах рідкого цементного розчину або цементного молока, які, тверднучи в порах ґрунту, додають йому каменевидну структуру. Цементацію застосовують для зміцнення гравелистих, великих і середньозернистих пісків.

Випалюванням (термічним способом) – шляхом спалювання пальних продуктів, подаваних у шпари, що спеціально влаштовуються, під тиском. Цей спосіб застосовується для зміцнення лесових просадних ґрунтів.

Якщо ущільнити або закріпити ґрунт важко, шар слабкого ґрунту заміняють більш міцним. Замінений шар ґрунту називають подушкою. При невеликому навантаженні на основу застосовують піщані подушки з великого або середньої крупності піску. Товщина подушки має бути такою, щоб тиск на слабкий що, нижче лежить, шар ґрунту не перевищував його нормативного опору.