Pripada li pijesak teškim tlima? Preporuke za oblikovanje temelja i temelja na teškim tlima
Osušivanje tla uzrokovano sposobnošću tla da zadrži vodu u svojoj strukturi ozbiljan je neprijatelj prugastih temelja. Neravnomjerno popločavanje temeljnih tla osobito je kritično, što dovodi do neravnomjernih opterećenja na temelj. Najčešće, neravnomjerno gnojenje tla može biti uzrokovano prisutnošću heterogenih podnih tla ispod plitkog trakastog temelja. Također, neravnomjerno zagrijavanje može biti uzrokovano neravnomjernim zagrijavanjem tla od sunca, razlike u izolaciji tla (uključujući kada je tlo neravnomjerno prekriveno snijegom pored kuće), prisutnosti grijanih i nezagrijanih prostorija na istom temelju. Osim glinenih tla, na uzvisenim tlima spadaju i blatni i sitni pijesci, kao i grubozrnata tla s glinenim ispunima, koja do početka sezone smrzavanja imaju sadržaj vlage iznad određene razine.
Popis teških tla prema GOST 25100-95 dan je u tablici:
Stol. Jakost tla.
Stupanj popuštanja tla (GOST 25100-95) /% širenja |
Primjer tla zahtijeva istraživanje za odlučivanje o klasifikaciji) |
---|---|
Praktično neporozna tla< 1% |
Tvrda ilovasta tla, slabo zasićena šljunčana, gruba i srednja pijeska, sitni i svileni pijesci, kao i sitni i svileni pijesci, koji sadrže manje od 15% mase čestica sitnijih od 0,05 mm. Gruba tla s agregatom do 10% |
Slaba tla<1-3,5 % |
Polutvrde glinena tla, srednje vodeni zasićeni muljni i sitni pijesci, grubozrnata tla s agregatom (glina, sitni i blatni pijesak) od 10 do 30 mas. |
Srednje porozna tla< 3,5-7 % |
Visoko plastična glinena tla. Svileni i fini pijesci zasićeni vodom. Gruba tla s agregatom (glina, prašnjav i sitan pijesak) preko 30% težine |
Jako i prekomjerno teška tla\u003e 7% |
Meko plastična glinasta tla. |
Za pregled najvažnijih svojstava tla i njihove pogodnosti za izgradnju predlažemo da se obratite tablici sažetka:
Stol. Karakteristike tla(Tablica prilagođena iz odjeljka R406.1 Međunarodnog stambenog koda - 2006)
priming |
Mogućnosti odvodnje tla |
Potencijal za porast razine tla pri smrzavanju. (Vertikalne i tangencijalne komponente sile smrzavanja) |
Potencijal za širenje tla tijekom smrzavanja. (Vodoravne komponente sile smrzavanja) |
---|---|---|---|
Boulder, šljunak, drobljeni kamen, šljunak, brušenje. Pijesak je šljunak i grub. |
manji |
manji |
|
Silty šljunak, svilenkasti pijesak |
manji |
||
Glineni šljunak, pjeskovito-glinana šljunčana smjesa, glineni pijesak |
manji |
||
Silk i fini pijesak, sitni glineni pijesak, anorganski mulj, ilovača s umjerenom plastičnošću |
manji |
||
Niske i srednje plastične gline, šljunčane gline, svilene gline, pješčane gline, mršave gline |
Manji do srednji |
||
Plastične i masne gline |
|||
Neorganska blata tla, sitni mikani pijesci |
|||
Organska neplastična, blatna tla, blatna vatrostalna glina |
|||
Glina i svilena glina srednje i visoke plastičnosti, plastična svilena tla, treset, sapropel. |
Nezadovoljavajući |
Ispunjenje tla određuje se njegovim sastavom, poroznošću, kao i razinom podzemne vode (GWL). Što je vodostaj veći, to će se tlo proširiti kad se smrzne. Sposobnost zadržavanja i "usisavanja" vode iz donjih slojeva osigurava se prisutnošću kapilara u strukturi tla i usisavanjem vode pomoću njih. Kada se širi ledenom vodom (led), tlo se počinje povećavati u volumenu.
To se događa zbog činjenice da se voda povećava u volumenu prilikom zamrzavanja za 9-12%. Stoga, što je više vode u tlu, to je teže. Također, gnojenje je veće na tlima s lošim drenažnim karakteristikama. Kad se tlo smrzne odozgo (sa razine tla ili iz rasporeda), još uvijek se smrznuta voda istiskuje ledom u temeljne slojeve tla.
Ako su odvodna svojstva tla nedovoljna, tada se voda zadržava i brzo smrzava, uzrokujući dodatno širenje tla. Na sučelju između pozitivnih i negativnih temperatura ledene leće mogu se smrznuti što uzrokuje dodatno podizanje tla. Što je veća gustoća tla, manje kapilara i praznina (pora) u njemu može se zadržati voda, a samim tim i manji potencijal širenja tijekom smrzavanja.
Po definiciji, temelj plitkog traka postavljen je do dubina sezonskog zamrzavanja sloja tla. Kad se tlo smrzne i počne kretati, na temelj počinje djelovati sila čija se vektorica primjenjuje okomito na dno temelja (pod uvjetom da baza leži u horizontu).
Pod utjecajem ove sile, čija primjena je često neujednačena duž duljine temelja, temelja i same građevine, također mogu proći neravne pokrete. Pored pritiska prema gore, pri smrzavanju, tla koja se podižu mogu vršiti pritisak i vodoravno i tangencijalno prema okomitoj ravnini trake temelja.
Snaga groznice ovisi i o jačini negativnih temperatura i o trajanju njihovog djelovanja. Maksimalno smrzavanje tla u Rusiji događa se krajem veljače-ožujka. Ako gradite plitki temelj na duboko zakopanom tlu, morat ćete razmišljati o tome kako umanjiti utjecaj ne samo tangencijalnih sastavnih dijelova sila za mraz, već i njihovih vodoravnih komponenti. Tlo koje se smrzava u temelj može osigurati ne samo bočno sabijanje temelja, već i njegovo zabijanje pomoću bočnih adhezijskih sila i podizanje, što može uzrokovati deformaciju temelja (osobito kritično za montažne trakaste temelje izrađene od blokova).
Stoga, ako se odlučite za izgradnju plitkog trakastog temelja na snažnom ili pretjerano gustom zemljištu, bolje je da odaberete kruti monolitni armirano-betonski okvir kao temelj, a ne montažni tračni temelj od blokova. Pored toga, morat će se poduzeti niz mjera za smanjenje sile trenja između temelja i tla, a toplinske inženjerske mjere za smanjenje sile odleđivanja.
Stol. Standardna dubina sezonskog smrzavanja tla, m
Grad |
Glina, glina |
Fini pijesci |
Pijesci srednjeg do grubog pijeska |
Kameno tlo |
|
---|---|---|---|---|---|
Vladimir |
|||||
Kaluga, Tula |
|||||
Yaroslavl |
|||||
Nižnji Novgorod, Samara |
|||||
Sankt Peterburg... Pskov |
|||||
Novgorod |
|||||
Iževsk, Kazanj, Uljanovsk |
|||||
Tobolsk, Petropavlovsk |
|||||
Ufa, Orenburg |
|||||
Rostov na Donu, Astrahan |
|||||
Bryansk, Orel |
|||||
Ekaterinburg |
|||||
Novosibirsk |
|||||
Što se može učiniti kako bi se smanjio učinak sila za odmrzavanje na temelj:
- Organizirajte dobru drenažu sezonskog smrzavanja tla u blizini temelja.
- Osigurajte odvodnju olujne i taline koristeći tvrdi ili meki slijepi prostor.
- Izolirajte površinu tla koja se smrzava u blizini temelja.
- Razmotrite mogućnost zaslanjivanja tla tvarima koje ne uzrokuju koroziju betona i armature.
Najjednostavniji i najjeftiniji način je vodoravno izolirati tlo oko zgrade (o čemu ćemo detaljno raspravljati u nastavku) i vertikalno izolirati temeljni trak. Osim što smanjuje gubitak topline kod kuće (od 10 do 20%), izolacija podzemnog dijela temelja ekspandiranim polistirenom također igra važnu ulogu u smanjenju trenja između tla i temelja tijekom gnojenja i nadoknađuje širenje tla.
Pravilna drenaža igra važnu ulogu u smanjenju skupljanja tla. Da biste smanjili sile odmrzavanja, potrebno je dehidrirati tlo što je više moguće u neposrednoj blizini temelja plitke trake. Da biste to učinili, rovovi za tračni temelj položeni su geotekstilom, nakon lijevanja temelja i obavljanja hidroizolacije i izolacije temelja, na dno se postavljaju odvodne cijevi prstenaste drenaže oko cijele kuće i prekrivaju drenažnom mješavinom pijeska i ekspandirane gline ili samo pijeska. Zidna membrana za odvodnju također pomaže da se voda vode dublje u odvodne cijevi.
U posebno teškim prizemni uvjeti možete pribjeći potpunom ili djelomičnom zamjenom tla koje je pod i blizu temelja plitke trake.
U domaćoj građevinskoj literaturi uloga velikih listopadnih stabala u kretanju teških tla uopće se ne razmatra. U međuvremenu
Problem izgradnje građevina na teškim tlima često se javlja u vlažnim područjima koja se nalaze u umjereno klimatskom pojasu. Do danas je razvijeno i testirano mnogo različitih načina bavljenja mrazom.
Glavna stvar je odabrati najprikladniji za vaše uvjete gradnje, a tada će vam zgrada služiti bez uništavanja i deformacija dugi niz godina. Razmotrimo detaljnije pitanje takve konstrukcije i praktične metode njezinog rješavanja.
Pogledajte videozapis o gradnji na teškim tlima
Što je visoko tlo?
Kao što znate, voda se pretvara u led kad zamrzne. U ovom slučaju dolazi do promjene njegovog volumena zbog različite gustoće leda i vode: voda ima puno veću gustoću od leda. Prema tome, kada se smrzne, voda se, postupno pretvarajući se u led, širi, zauzimajući veći volumen.
Ako se takva voda smrzne dok je u zemlji, tlo će se s njom proširiti. U ovom slučaju, sile koje šire tlo nazvat ćemo se silama podizanja mraza, a sama takva zemlja zasićena vodom nazvat će se teška.
Koja je opasnost od nagnječenja tla za zgradu?
Pogledajmo što se događa s uzvišenim tlom neposredno uz zgradu. Zimi, s početkom mraza, voda se smrzava i širi, pretvarajući se u led. Zajedno s njim, tlo koje ga sadrži počinje se širiti. Pojavljuju se sile smrzavanja.
Sile počinju djelovati na obližnju zgradu, točnije na njezin temelj, podižući je. U proljeće, kad temperatura poraste, događa se suprotan proces: zgrada tone zbog činjenice da se led topi, pretvarajući se u vodu i, u skladu s tim, smanjuje se, povećavajući svoju gustoću i smanjujući vlastiti zauzeti volumen.
Ako temelj nije zaštićen od djelovanja silnih sila, tada se zgrada može pomaknuti, što će prije ili kasnije dovesti do stvaranja pukotina u zidovima zgrade i temelja, a zatim do uništenja zgrade.
Značajke teških tla
Teška tla mogu se shvatiti kao bilo koja tla koja mogu zadržati dovoljno veliku količinu vode u svom volumenu. Što je više vode u jedinici volumena tla, to je tlo više nagnuto prema visini.
Pročitajte i: Epoksidni samonivelirajući pod: prednosti i nedostaci, sastav, faze izlijevanja
Najupečatljiviji predstavnici teških tla su glina i žuti (kamenolomi) sitni pijesak, koji sadrži veliku količinu glinenih inkluzija. Takva tla imaju visoku sposobnost zadržavanja vode.
U ovom slučaju najmanje će zahvatiti sljedeće vrste tla: sva tla koja ne sadrže ili sadrže minimalnu količinu glinastih čestica, grubih ili srednjezrnatog pijeska, detritalnih stijena.
Sva ta tla se ne zadržavaju, lako propuštaju vodu kroz sebe u podložne slojeve tla, jer se sastoje od krupnih čestica koje se nemaju sposobnost lijepljenja poput gline.
Čimbenici koji utječu na jačinu udaha
1. Dubina prvog vodonosnika.
Što je voda bliža površini, to će očito biti teže. U isto vrijeme, čak i zamjena, na primjer, gline šljunčanim pijeskom, nije učinkovita, jer voda jednostavno nema kamo proći kroz takvo tlo - ispod će biti vodonosnik.
2. Dubina smrzavanja tla zimi, tipična za regiju.
Na zemljopisnoj širini Moskve tlo se smrzava za 1,5 m. Očigledno je da sile sila mogu djelovati samo u onim regijama gdje temperatura zimi pada ispod 0 stupnjeva. C. Što dublje smrzne tlo, to će jače sile djelovanja djelovati na zgradu, a sve su ostale jednake.
3. Vrste tla.
Najosjetljiviji na gnječenje su tla s sitnim česticama, koja su u stanju zadržati vodu kroz dulje vrijeme zbog svog lošeg prolaska kroz male čestice.
Glina tla također zadržavaju vodu snažno. Voda lako prolazi kroz velike čestice jer postoji dovoljno prostora između velikih čestica da voda prođe.
Metode rješavanja problema odmrzavanja tijekom izgradnje građevine
Trenutno postoje mnoge metode za smanjenje odmora, koje su se dobro pokazale u praksi. Razmotrimo najvažnije.
1. Kompletna zamjena tla na gradilištu.
Ova metoda radikalno rješava problem sakupljanja, međutim, povećava troškove izgradnje zbog velike potrebne količine zemljani radovi.
Ideja metode je sljedeća: tlo koje se nalazi na mjestu buduće gradnje zgrade potpuno je uklonjeno i na njegovo mjesto se postavlja nezagrijano tlo, obično grubi pijesak.
2. Položaj dna temeljnog objekta je ispod oznake, na koju se tlo obično smrzava.
Ova metoda je široko rasprostranjena. U ovom slučaju odaberite prikladan temelj... Najčešći tipovi temelja su pilasti temelji za velike, teške zgrade i vijačni temelji za vikendice, ljetne kućice i druge relativno lagane, male građevine.
Pročitajte i: Kako postaviti valovitu ploču na krov vlastitim rukama?
Gomila se produbljuje do pojave čvrstog sloja tla i ispod oznake smrzavanja. U ovom će slučaju na zgradu, točnije na zidove temelja, djelovati samo tangencijalne sile odmrzavanja.
Djelovanje glavnih, vertikalnih sila bit će neutralizirano jer će potpora zgrade biti u neporoznom tlu.
3. Cjelogodišnje grijanje zgrade.
Poznato je da je temperatura na području temelja pod grijanom zgradom uvijek oko 20% viša od temperature u grijanoj zgradi.
U skladu s tim, tlo ispod kuće uz cjelogodišnje grijanje zamrznut će se znatno manje, a učinak sila usporavanja slab.
Pri planiranju i projektiranju zgrade važno je uzeti u obzir ovaj faktor: biće isplativije koristiti zgradu za cjelogodišnji život.
4. Opća ponderiranje zgrade.
Sile groznice sposobne su podići zgradu koja ima relativno malu masu. Ako je zgrada teška, takve sile ne mogu značajno utjecati na položaj zgrade.
Otuda i zaključak: što je zgrada teža, što je veća njena masa, uspješnija će takva zgrada, ako su podjednake, biti u stanju podnijeti zimsko djelovanje sila mraza.
Stoga je profitabilnije graditi teške zgrade s velikom masom na teškim tlima, iako to, naravno, dovodi do velikih financijskih i vremenskih troškova, kako za izgradnju takve zgrade, tako i za njeno naknadno održavanje tijekom rada.
5. Izgradnja temelja od ploča za kuću.
Temelj ploče je jednostrana armirano-betonska monolitna ploča na kojoj počivaju svi ostali građevinski elementi.
U ovom slučaju, sama zgrada, zajedno s temeljem, je jedna cjelina. Sam temelj izgrađen je bilo izravno na površini zemlje, bilo na maloj dubini.
U svakom slučaju, ispada da će temelj, zbog plitkog produbljivanja, biti podložan i tangencijalnim i vertikalnim silama odmrzavanja: jednostavno će se podići zimi za vrijeme mrazova i spustiti u proljeće tijekom odmrzavanja.
Posebnost ovog temelja je upravo jedna monolitna građevina, zahvaljujući kojoj se, unatoč čestim promjenama u visini porastanja kuće, ne urušava i ne pukne.
6. drenaža tla.
Ideja metode je smanjiti udio vode u tlu isušivanjem izravno iz temelja, nakon čega se sposobnost dizanja ovog tla na odgovarajući način smanjuje. Voda se odvodi ispod kuće, a područje njenog položaja i tlo na ovom mjestu postaje manje vlažno. Za provođenje ove metode, na nekoj udaljenosti od kuće, kopa se drenažni bunar, dizajniran za sakupljanje vode ispuštene iz zgrade. Oko kuće se izgrađuje sustav odvodnje: iskopan je rov i u njega se postavljaju cijevi, koje kroz cijelu bočnu površinu sadrže rupe malog promjera; Zatim se cijevi spajaju na bunar i time se formiraju jedinstveni sustav šljiva.
Danas se takva grana nacionalne ekonomije, kao što je privatna gradnja, razvija vrlo aktivno. Posebno mjesto na ovom području zauzima izgradnja temelja. Temelj je temelj svake zgrade i građevine koji osigurava stabilnost i čvrstoću cijele zgrade. Bez znanja o prirodi tla, praktično je nemoguće pravilno i sigurno izgraditi temelj. Da biste izgradili temelj vlastitim rukama, morate pažljivo proučiti hidrogeološke značajke određenog zemljište... Od velike važnosti su pokazatelji poput dubine smrzavanja tla, vlage tla i razine podzemne vode.
Takvo svojstvo tla kao što se diže ovisi o tim pokazateljima. Građenje je prilično opasno. Nakon toga, to može uzrokovati izobličenje temelja i cijele zgrade. Potonji može uzrokovati pukotine i nedostatke na zidovima. Da bi se temelj mogao zaštititi od silnih sila, potrebno je graditi ga na suhim i neravnim zemljištima. Razmotrimo detaljnije kakva svojstva ima neporozno tlo, na što se odnosi, koje se mjere mogu poduzeti za osiguranje temelja i same zgrade. Pored toga, ovdje možete naučiti o korištenju neporoznog temelja tla.
Neporozni tip tla
Ispitivanje tla je kritična faza u svim radovima građevinara. Prije nego što izravno izgradite temelj za kuću, morate znati što je to odlaganje. Dakle, negorjenje je tlo koje nije izloženo gnječenju od mraza. Heaving uključuje takav pojam kao što je stupanj divljanja. Pokazuje koliko se tlo može proširiti u volumenu kao rezultat smrzavanja na niskim temperaturama.
Nerezivi - to su tla koja imaju stupanj dizanja niži od 0,01.
To ukazuje da se tlo kad zamrzne do dubine od 1 m, povećava za manje od 1 cm.
Zašto se ovaj fenomen događa? Prilično je jednostavno. U hladnoj sezoni (jesen ili zima) voda koja se nalazi izravno u tlu počinje smrzavati, pretvarajući se u led. Prema zakonima fizike, led ima manju gustoću od vode, pa se njegov volumen povećava. To se zove uzdizanje. Povišeno tlo u usporedbi s početnim stanjem može vršiti veliki pritisak na temelj i promijeniti njegov položaj, isto vrijedi za cijelu zgradu. Osim toga, vlaga koja je došla izravno u sam temelj, može ga postepeno uništiti i učiniti ga neupotrebljivim. Sve je to tipično za gnojenje tla. Za neporozno tlo sve je drugačije.
Natrag na sadržaj
Razvrstavanje tla prema stupnju oštećenja
Prije nego što to napravite sami, morate znati vrstu tla, ovisno o njegovoj sposobnosti da povećava veličinu pri niskim temperaturama. Postoje 4 vrste tla: neporozno, slabo, srednje i jako. Razvrstavanje se temelji na veličini pokazatelja poput koeficijenta zasićenja vodom i indeksa fluidnosti tla. Ne-teška tla obuhvaćaju one sa stupnjem jačine nižih od 0,01. Tla s niskim opterećenjem uključuju gline čija je vrijednost fluidnosti od 0 do 0,25, močvarni i sitni pijesci s koeficijentom zasićenja vodom od 0,6 do 0,8. U ovu skupinu spadaju i grubozrnate zemlje sa punilom. Potonji može biti fini i svilenkasti pijesak.
Nadalje, njegova količina treba biti u opsegu od 10 do 30% masenog udjela. U skupinu srednje jakih tla spadaju tla sa stupnjem jačine od 0,035 do 0,7. Tu spadaju gline s fluidnošću od 0,25 do 0,5; pijesci su fini i svileni sa zasićenošću vodom od 0,8 do 0,95; gruba tla s punilom većim od 30 mas.%. Najveću opasnost predstavlja tla koja jako zagrijavaju. Predstavljen je sljedećim pokazateljima: stupanj nadutosti veći od 0,07; fluidnost gline je veća od 0,5; sitnih pijeska sa zasićenom vodom većom od 0,95.
Natrag na sadržaj
Karakteristike neporoznog tla i značajke konstrukcije temelja
Kao što je već spomenuto, najoptimalnije je graditi temelj na sigurnim tlima. Ne kamenito tlo uključuje kamenito i detritalno tlo. Potonji nastaje kao rezultat uništavanja stijena. uključuje šljunak i drobljeni kamen. To su uglavnom grubozrnati materijali. Često se koriste u gradnji. Ova skupina tla uključuje i pijesak srednje i grubozrnatog tla. Postoji neki odnos između i veličine njegovih čestica. Što su veći, sigurniji je ovaj sloj tla i manji je učinak na temelj.
Temelj se postavlja ovom vrstom tla pomoću sljedeće tehnologije. Bez obzira na dubinu smrzavanja tla i sadržaj vlage, podiže se plitko, odnosno ne duboko. Ovo štedi vrijeme i trud na zemaljskim radovima. U prisutnosti stijena, temelj uopće ne treba biti opremljen. U nekim europskim zemljama, na primjer, u Crnoj Gori, u nekim regijama Njemačke i Finske, kuće se grade bez temelja upravo zbog ovih karakteristika područja. U prisutnosti grubog pjeskovitog tla, debljina betonski temelj je samo oko 20 cm.
Nesumnjivo su ovi izračuni relevantni samo za male kuće, a ne za višestambene strukture. Nakon izlijevanja betona, kada se očvrsne, možete odmah podići podrum zgrade ili zidove. U ostalim slučajevima, kada je priroda tla drugačija, izvlači se rov dubok 50-70 cm, nakon čega se prekriva s nekoliko slojeva grubog pijeska, debljine svaki 15-20 cm, Važno je da se svi slojevi temeljito zalijevaju. Što se tiče temelja koje možete graditi, nema ograničenja. Može biti monolitna (ploča), stupac ili traka. Za gnojenje tla najoptimalnije stupast temelj ili na bazi sidrišta, jer će u tom slučaju opterećenje, uključujući djelovanje posmičnih sila, na temelj biti minimalno.
Teško tlo je tlo sklono gnječenju od mraza. Vrijednost koja pokazuje koliko je tlo nagnuto uzdignut je stupanj mraza koji se definira kao relativna promjena volumena tla tijekom smrzavanja:
E \u003d (H - h) / h,
Gdje je E stupanj gnojenja, H je visina smrznutog (natečenog) tla, h visina tla prije smrzavanja.
Stupanj gnojenja pokazuje koliko se volumen tla mijenja tijekom smrzavanja. Teška tla nazivaju se tla u kojima je stupanj izdignuća veći od 0,01, tj. ovo je tlo koje se, zaleđeno do dubine od 1 m, povećava u volumenu za više od 1 cm.
Kakva teška tla?
Znojenje nastaje zbog činjenice da se vlaga koja se nalazi u tlu smrzava, a, kao što znate, led ima manju gustoću od vode, te stoga zauzima veći volumen. Povećanje volumena vode tijekom smrzavanja dovodi do povišenja, stoga koja tla podižu, a koja nisu, ovisi o sadržaju vode u njima: što je više u tlu, to više bubri. Svi pripadaju gnojenju: glina, ilovača i pješčana ilovača. Za razliku od pijeska, glina ima mnogo pora i dobro zadržava vlagu, voda ne prodire između najmanjih čestica gline i ne ulazi u dublje slojeve zemlje. Stoga, što je sadržaj gline veći, to je zemlja veća.
Izgradnja temelja na visokom tlu
Glineno tlo je tlo koje je više od polovice sastavljeno od vrlo sitnih čestica veličine manjih od 0,01 mm, koje su u obliku pahuljica ili ploča. Glinasta tla uključuju pjeskovita ilovača, ilovaču i glinu. Pojavi se pojave podmukli i besmisleni procesi koji se javljaju u vlažnim glinenim, sitnim pješčanim i blatnjavim tlima tijekom sezonskog smrzavanja. Oni se ne mogu zanemariti, što je razumljivo svakome, čak ni programeru koji slabo izrađuje konstrukciju. Mnogi su to shvatili, otkrivši u proljeće pukotinu u ciglenom zidu seoske kuće, vidjevši iskrivljene otvore vrata i prozora okvira prigradska zgradaprimijetivši opasno nagnutu ogradu.
Pojavi se ne događaju samo velike deformacije tla, već i ogromni napori - deseci tona, što može dovesti do velikog uništenja.
Poteškoća u procjeni utjecaja pojave tla u tlu na zgrade je u nekoj njihovoj nepredvidivosti zbog istodobnog utjecaja nekoliko procesa. Da bismo to bolje razumjeli, opisat ćemo neke koncepte povezane s tim fenomenom.
Smrznuto dizanjeKako stručnjaci nazivaju ovaj fenomen, povezan je s činjenicom da se u procesu smrzavanja vlažno tlo povećava u volumenu.
To se događa zbog činjenice da se voda povećava u volumenu prilikom smrzavanja za 12% (zbog čega led pliva na vodi). Stoga, što je više vode u tlu, to je teže. Tako se šuma u blizini Moskve, koja stoji na vrlo teškim tlima, zimi diže za 5 ... 10 cm u odnosu na svoju ljetnu razinu. Izvana to je neprimjetno. Ali ako se gomila gurne u tlo više od 3 m, tada se porast tla zimi može pratiti oznakama na toj gomili. Porast tla u šumi mogao je biti i 1,5 puta veći, da u njemu nije bilo snježnog pokrivača koji bi prekrio tlo od smrzavanja.
Prema stupnju gnječenja tla se dijele na:
- snažno rasteže - ima 12%;
- srednja veličina - 8%;
- lagano rastezanje - raste 4%.
S dubinom smrzavanja od 1,5 m, tla koja jako raste su 18 cm.
Povišenje tla određeno je njegovim sastavom, poroznošću, kao i razinom podzemne vode (GWL). Tako i glinena tla, sitni i svileni pijesci spadaju u teška tla, a grubozrnata pjeskovita i šljunčana tla - na neravnjava tla.
Razmotrimo s čime je to povezano.
Prvo.
U glinama ili sitnom pijesku, vlaga poput mrlje podiže se dovoljno visoko od razine podzemne vode zbog kapilarnog učinka i dobro se zadržava u takvom tlu. Ovdje se očituju sile vlaženja između vode i površine čestica prašine. U grubozrnatim pijescima vlaga ne raste, a tlo postaje vlažno samo na razini podzemnih voda. To jest, što je tanja struktura tla, što se više vlage povećava, to je logičnije pripisati je težijim tlima.
Podizanje vode može doseći:
- 4 ... 5 m u ilovadama;
- 1 ... 1,5 m u pješčanoj ilovadici;
- 0,5 ... 1 m u svilenim pijescima.
S tim u svezi, stupanj iscrpljenosti tla ovisi i o njegovom zrnatom sastavu i o razini podzemnih ili poplavnih voda.
Slabo rastresito tlo
- za 0,5 m - u blatnim pijescima;
- 1 m - u pjeskovitoj ilovadici;
- za 1,5 m - u ilovadama;
- 2 m - u glini.
Srednje-porozno tlo - kada se razina podzemne vode nalazi ispod izračunate dubine smrzavanja:
- 0,5 m - u pjeskovitoj ilovadici;
- za 1 m - u ilovadama;
- za 1,5 m - u glinama.
Jako tlo tla - kada se razina podzemne vode nalazi ispod izračunate dubine smrzavanja:
- za 0,3 m - u pjeskovitoj ilovadici;
- za 0,7 m - u ilovadama;
- za 1,0 m - u glinama.
Prekomjerno bujno tlo - ako je razina podzemnih voda viša nego za tla koja jako padaju.
Skrećemo vam pažnju na činjenicu da će se mješavine grubog pijeska ili šljunka s prašnjavim pijeskom ili glinom potpuno odnositi na izdržljiva tla. Ako u grubom tlu ima više od 30% prašnjavo-glinene sastavnice, tlo će se također klasificirati kao teško.
Drugo.
Proces zamrzavanja tla odvija se od vrha do dna, dok se granica između mokrog i smrznutog tla spušta određenom brzinom, određeno uglavnom vremenskim uvjetima. Vlaga, pretvarajući se u led, povećava se u volumenu, izmjenjujući se u donje slojeve tla, kroz svoju strukturu. Očišćavanje tla određuje se također ima li vlaga istisnuta odozgo vremena da prodire kroz strukturu tla ili ne, je li stupanj filtracije tla dovoljan da ovaj proces prođe sa ili bez nakupljanja. Ako grubi pijesak ne stvara otpornost na vlagu, a ostavlja bez zapreka, tada se takvo tlo ne proširi prilikom smrzavanja (slika 23).
Slika 23. Tlo na granici smrzavanja:
1 - pijesak; 2 - led; 3 - granica smrzavanja; 4 - voda
Što se tiče gline, vlaga nema vremena da ode kroz nju, a takvo tlo postaje teška. Usput, grubo pješčano tlo, smješteno u zatvoreni volumen, koji može biti bunar u glini, ponašat će se poput gnojenja (slika 24).
Slika 24. Pijesak u skučenom prostoru - visina:
1 - glina; 2 - razina podzemne vode; 3 - granica smrzavanja; 4 - pijesak + voda; 5 - led + pijesak; 6 - pijesak
Zato je rov ispod plitkog temelja ispunjen grubozrnatim pijeskom, koji omogućuje izjednačavanje stupnja vlage po cijelom njegovom obodu, kako bi se izgladila neravnina pojava vađenja. Ako je moguće, trebate povezati rov pijeska odvodni sustavpreusmjeravanje gornje vode iz temelja.
Treće.
Prisutnost pritiska težine konstrukcije također utječe na manifestaciju pojava vađenja. Ako se sloj tla ispod dna temelja snažno zbije, stupanj gnojenja će se smanjiti. Nadalje, što je veći sam tlak po jedinici površine baze, veći je volumen zbijenog tla ispod baze temelja i manja je količina sakupljanja.
Primjer
U regiji Moskve (dubina smrzavanja 1,4 m) podignuta je relativno lagana kuća od stabala na srednje jakom tlu na plitkom trakastom temelju dubine 0,7 m. Uz potpuno smrzavanje tla, vanjski zidovi kuće mogu se povećati za gotovo 6 cm (slika 25, a). Ako je temelj ispod iste kuće s istom dubinom napravljen stupastim, tada će pritisak na tlo biti veći, njegovo zbijanje će biti jače, zbog čega porast zidova od smrzavanja tla neće prelaziti 2 ... 3 cm (slika 25, b).
Slika 25. Stupanj porastanja tla ovisi o tlaku na bazu:
A - ispod trakastog temelja; B - ispod stupastog temelja;
1 - pijesak jastuk; 2 - granica smrzavanja; 3 - zbijeno tlo; 4 - traka temelj; 5 - stupac temelj
Snažno zbijanje teškog tla ispod pojasa plitki temelj može nastati ako se na njemu podigne kamena kuća visine najmanje tri kata. U ovom slučaju možemo reći da će se fenomeni jačanja jednostavno srušiti težinom kuće. Ali čak iu ovom slučaju oni će i dalje ostati i mogu uzrokovati pukotine na zidovima. Stoga bi kamene zidove kuće na sličnom temelju trebali postaviti uz obavezno vodoravno pojačanje.
Zašto su opasna tla opasna? Koji se procesi koji plaše programere njihovom nepredvidivošću?
Kakva je priroda ovih pojava, kako se s njima suočiti, kako ih izbjeći, može se shvatiti proučavanjem same prirode tekućih procesa.
Glavni razlog izdajstva teških tla je neravnomjerno gnojenje pod jednom strukturom
Dubina smrzavanja tla - ovo nije procijenjena dubina smrzavanja i nije dubina temelja, ovo je stvarna dubina smrzavanja na određenom mjestu, u određeno vrijeme i u određenim vremenskim uvjetima.
Kao što je već napomenuto, dubina smrzavanja određena je ravnotežom snage topline koja dolazi iz utrobe zemlje s jačinom hladnoće koja prodire u zemlju odozgo tijekom hladne sezone.
Ako intenzitet zemljine topline ne ovisi o vremenu godine i dana, tada temperatura zraka i vlaga tla, debljina snježnog pokrivača, njegova gustoća, vlaga, zagađenje i stupanj zagrijavanja od sunca, razvoj nalazišta, arhitektura strukture i priroda njegove sezonske uporabe (Slika 26).
Slika 26. Zamrzavanje gradilišta:
1 - temeljna ploča; 2 - procijenjena dubina smrzavanja; 3 - dnevna granica smrzavanja; 4 - granica smrzavanja noću
Neravnine debljine snježnog pokrivača najizražajnije utječu na razliku u potopljenosti tla. Očito, dubina smrzavanja bit će veća, što je tanji sloj snježne pokrivače, niža je temperatura zraka i što duže traje njezin učinak.
Ako uvedemo takav pojam kao trajanje mraza (vrijeme u satima pomnoženo sa prosječnom dnevnom temperaturom zraka ispod podzemne temperature), tada se na grafu može prikazati dubina smrzavanja glinenih tla prosječne vlage (slika 27).
Slika 27. Ovisnost dubine smrzavanja od debljine snježnog pokrivača
Trajanje smrzavanja za svaku regiju je prosječni statistički parametar, što je pojedinom programeru vrlo teško procijeniti, jer ovo će zahtijevati satno nadgledanje temperature tijekom hladne sezone. Ipak, u krajnje približnom proračunu, to se može učiniti.
Primjer
Ako je prosječna dnevna zimska temperatura oko -15 ° C, a njezino trajanje je 100 dana (trajanje mraza \u003d 100 24 15 \u003d 36000), tada će s snježnim pokrivačem debljine 15 cm dubina smrzavanja biti 1 m, a s debljinom od 50 cm - 0 , 35 m.
Ako debeli sloj snježnog pokrivača, poput pokrivača, prekriva zemlju, tada se granica smrzavanja povećava; u isto vrijeme, i danju i noću, njegova razina ne mijenja se puno. U nedostatku snježnog pokrivača noću, granica smrzavanja spušta se snažno prema dolje, a danju se solarnim grijanjem podiže prema gore. Razlika između noćne i dnevne razine granice smrzavanja tla osobito je vidljiva tamo gdje je snježni pokrivač malo ili nema i gdje je tlo visoko navlaženo. Prisutnost kuće utječe i na dubinu smrzavanja, jer je kuća svojevrsna toplinska izolacija, čak i ako u njoj ne žive (ventilacijski otvori podzemlja zatvoreni su za zimu).
Mjesto na kojem se nalazi kuća može imati vrlo složenu sliku smrzavanja i podizanja tla.
Na primjer, srednje ilovnato tlo duž vanjskog oboda kuće, kada se smrzne do dubine od 1,4 m, može se povećati za gotovo 10 cm, dok će suše i toplije tlo ispod srednjeg dijela kuće ostati gotovo na ljetnoj razini.
Neravnomjerno smrzavanje postoji i po obodu kuće. Bliže proljeću, tlo na južnoj strani zgrade često je vlažnije, sloj snijega iznad njega je tanji nego na sjevernoj strani. Stoga se za razliku od sjeverne strane kuće, tlo s južne strane bolje zagrijava tijekom dana, a noću više smrzava.
Iz iskustva
U proljeće, sredinom ožujka, odlučio sam provjeriti kako tlo "šeta" ispod izgrađene kuće. Na uglovima temelja (iznutra) betonirane su šipke u ploči za popločavanje, pomoću kojih sam provjerio propadanje temelja od težine kuće. Sa sjeverne strane tlo se povećalo za 2 i 1,5 cm, a s južne - za 7 i 10 cm. Nivo vode u bunaru u to vrijeme bio je 4 m ispod zemlje.
Dakle, neravnomjerno smrzavanje na tom području očituje se ne samo u prostoru, već i u vremenu. Dubina smrzavanja podliježe sezonskim i dnevnim promjenama u vrlo velikim granicama i može uvelike varirati čak i u malim područjima, posebno u izgrađenim područjima.
Čišćenje velikih površina od snijega na jednom mjestu mjesta i stvaranje snježnih vjetrova na drugom mjestu, možete stvoriti vidljive neravnine smrzavanja tla. Poznato je da sadnja grmlja oko kuće hvata snijeg, smanjujući dubinu smrzavanja za 2 - 3 puta, što se jasno vidi na grafu (slika 27).
Čišćenje uskih staza od snijega nema poseban utjecaj na stupanj smrzavanja tla. Ako se odlučite napuniti klizalište kod kuće ili očistiti prostor za svoj automobil, tada možete očekivati \u200b\u200bvelike neravnine u smrzavanju tla ispod temelja kuće u ovoj zoni.
Sila bočnih prianjanja smrznuto tlo sa bočnim zidovima temelja druga je strana manifestacije teških pojava. Te su snage vrlo velike i mogu doseći 5 ... 7 tona po četvorni metar bočna površina temelja. Takve sile nastaju ako je površina stuba neravna i nema hidroizolacijski premaz. Uz tako snažno prianjanje smrznutog tla na beton, okomita sila uzgona do 8 tona djelovat će na stup s promjerom od 25 cm, postavljen na dubinu od 1,5 m.
Kako nastaju i djeluju ove sile, kako se manifestiraju u stvarnom životu zaklade?
Uzmimo, na primjer, oslonac za temelje stupa ispod svjetlosne kuće. Na teškom tlu dubina potpornja izvodi se na izračunatoj dubini smrzavanja (slika 28, a). Kada lagana težina same strukture mogu ga podići, i to na najnepredvidiviji način.
Slika 28. Podizanje temelja bočnim silama prianjanja:
A - stupac temelj; B - stupac stupaca prema TISE tehnologiji;
1 - potpora za temelje; 2 - smrznuta zemlja; 3 - granica smrzavanja; 4 - zračna šupljina
Početkom zime linija smrzavanja počinje silaziti. Zamrznuta čvrsta tlo snažnim silama vuče hvata vrh stupa. No, pored povećanja sila prianjanja, smrznuto tlo se također povećava u volumenu, zbog čega se gornji slojevi tla dižu, pokušavajući izvući potpornje iz zemlje. Ali težina kuće i sile stupa koji se ugrađuje u zemlju ne dopuštaju to sve dok je sloj smrznutog tla tanak i područje prianjanja stupa na njega malo. Kako se granica smrzavanja kreće prema dolje, područje adhezije smrznutog tla sa stupom povećava se. Dolazi trenutak kada sile adhezije smrznutog tla sa bočnim zidovima temelja prelaze težinu kuće. Zamrznuto tlo izvlači stup, ostavljajući ispod sebe šupljinu, koja se odmah počinje ispuniti vodom i česticama gline. Tijekom sezone, na visoko teškim tlima, takav se stup može podići za 5 - 10 cm. Podizanje nosača temelja ispod jedne kuće, u pravilu je neravnomjerno. Nakon odmrznutog tla, temeljni se stup u pravilu ne vraća na prvobitno mjesto. Sa svakom sezonom povećava se neravnina izlaza nosača iz zemlje, kuća se naginje, dovodeći u hitno stanje. "Liječenje" takvih temelja težak je i skup posao.
Ta se sila može smanjiti za faktor 4 ... 6 glađenjem površine bušotine krovnim plaštom smještenim u bušotini prije nego što ga napunite betonom.
Udubljeni tračni temelj može se podići na isti način ako nema glatku bočnu površinu i nije opterećen odozgo teškom kućom ili betonskim pločama (slika 4).
Osnovno pravilo za zakopane trakaste i stupaste temelje (bez proširenja na dnu): izgradnja temelja i njegovo opterećenje težinom kuće treba obaviti u jednoj sezoni.
Temeljni stup, izrađen pomoću TISE tehnologije (slika 28, b), ne povećava se kohezijskim silama visoko smrznutog tla uslijed manjeg širenja stupa. Međutim, ako se ne treba iste godine učitati kućom, takav bi stup trebao imati pouzdano pojačanje (4 šipke promjera 10 ... 12 mm), isključujući odvajanje proširenog dijela stupa od cilindričnog. Nedvojbene prednosti TISE nosača su njegova velika nosivost i činjenica da se može ostaviti za zimu bez opterećenja odozgo. Neće ga sile mraza podići.
Sile bočnog prianjanja mogu se pokolebati s onima koji razvijaju temelje stupaca s velikom razinom nosivosti. Dodatni temeljni stupovi doista mogu biti suvišni.
Iz prakse
Na stupovima temelja postavljena je drvena kuća s velikom ostakljenom verandom. Glina i visoka razina podzemne vode zahtijevali su postavljanje temelja ispod dubine smrzavanja. Pod široke verande zahtijevao je posredni oslonac. Gotovo je sve učinjeno korektno. Međutim, zimi se pod povećao za gotovo 10 cm (slika 29).
Slika 29. Uništavanje verande preklapa se silama adhezije smrznutog tla na oslonac
Razlog ovog uništenja je jasan. Ako su zidovi kuće i verande svojom težinom mogli nadomjestiti adhezivne sile temeljnih stupova sa smrznutim tlom, tada lagane podne grede to nisu mogle učiniti.
Što je trebalo učiniti?
Značajno smanjite ili broj središnjih stubova temelja ili njihov promjer. Sile adhezije mogu se smanjiti omotavanjem temeljnih stupova s \u200b\u200bnekoliko slojeva hidroizolacije (krovni filc, krovni filc) ili stvaranjem sloja grubog pijeska oko stupa. Uništavanje se također može izbjeći stvaranjem masivne trake za roštilj koja povezuje ove nosače. Drugi način da se smanji podizanje takvih nosača je zamjena s plitkim stubastim temeljem.
istiskivanje - najopipljiviji razlog deformacije i uništavanja temelja, postavljen iznad dubine smrzavanja.
Kako se to može objasniti?
Potrebna je ekstruzija dnevno prolazak granice smrzavanja ispod donje potporne ravnine temelja, što se događa mnogo češće nego podizanje nosača s bočnih sila spajanja koje imaju sezonski lik.
Da bismo bolje razumjeli prirodu tih sila, zamrznuto tlo predstavljamo u obliku ploče. Ispada da se zimi kuća ili bilo koja druga građevina pouzdano smrznu u ovoj kamenoj ploči.
Glavne manifestacije ovog procesa vide se u proljeće. Strana kuće, okrenuta prema jugu, tijekom dana je dovoljno topla (možete se i sunčati u mirnom vremenu). Snježni se pokrov otopio, a tlo navlaži proljetna kap. Tamno tlo dobro apsorbira sunčevu svjetlost i zagrijava.
Zvjezdane noći u rano proljeće posebno hladno (slika 30). Tlo ispod prekrivanja krova snažno se smrzava. Na ploči smrznutog tla, odozdo raste izbočina koja, snagom same ploče, snažno zbije tlo pod njom zbog činjenice da se vlažna zemlja tijekom zamrzavanja širi. Sile takvog zbijanja tla su ogromne.
Slika 30. Ploča smrznute zemlje noću:
1 - ploča smrznutog tla; 2 - granica smrzavanja; 3 - smjer zbijanja tla
Ploča smrznutog tla debljine 1,5 m dimenzija 10x10 m težit će više od 200 tona. Otprilike s ovom silom tlo pod izlazom će se zbijati. Nakon takvog izlaganja, glina ispod ploče "ploča" postaje vrlo gusta i praktično vodootporna.
Dan je došao... Tamno tlo u blizini kuće posebno zagrijava sunce (slika 31). S povećanjem vlage povećava se i njegova toplinska vodljivost. Linija smrzavanja raste (ovo se posebno brzo događa pod izbokom). Odmrzavanjem tla smanjuje se i njegov volumen, tlo pod nosačem se labavi i, kako se odmrzava, pod vlastitom težinom pada u slojevima. U tlu se formira puno pukotina koje se odozgo ispunjavaju vodom i suspenzijom glinastih čestica. U isto vrijeme, kuća se drži silama adhezije temelja s pločom smrznutog tla i potporom duž ostatka oboda.
Slika 31. Ploča smrznute zemlje tijekom dana:
1 - ploča smrznutog tla; 2 - granica smrzavanja (noć); 3 - granica smrzavanja (dan); 4 - šupljina odmrzavanja
Kako noć pada šupljine ispunjene vodom smrzavaju se, šire i pretvaraju se u takozvane "ledene leće". Uz amplitudu podizanja i spuštanja granice smrzavanja u jednom danu od 30 - 40 cm, debljina šupljine će se povećati za 3 - 4 cm. Zajedno s povećanjem volumena leće, naša podrška će također rasti. Za nekoliko takvih dana i noći, nosač, ako nije jako opterećen, ponekad se diže za 10 - 15 cm, poput dizalice, oslanjajući se na vrlo snažno zbijeno tlo ispod ploče.
Vraćajući se našoj ploči, napominjemo da trakast temelj narušava integritet same ploče. Rezano je duž bočne površine temelja, jer bituminozni premaz kojim je prekriven ne stvara dobro prianjanje temelja na smrznuto tlo. Zamrznuta prizemna ploča stvarajući pritisak na tlo svojim izbočenjem, sama se počinje dizati, a zona loma ploče otvara se, ispunjena vlagom i česticama gline. Ako se traka zakopa ispod dubine smrzavanja, tada se ploča diže bez ometanja same kuće. Ako je dubina temelja veća od dubine smrzavanja, tada tlak smrznutog tla podiže temelj, a tada je njegovo uništavanje neizbježno (slika 32).
Slika 32. Ploča smrznuta tla s prijelomom duž trake temelja:
1 - ploča; 2 - greška
Zanimljivo je zamisliti ploču smrznutog tla okrenuta naopako. Ovo je relativno ravna površina, na kojoj noću na nekim mjestima (gdje nema snijega) rastu brda koja se tijekom dana pretvaraju u jezera. Ako sada vratimo ploču u prvobitni položaj, tada se točno na mjestu gdje su bila brda, ledene leće stvaraju u tlu. Na tim je mjestima tlo ispod dubine smrzavanja snažno zbijeno, a iznad, naprotiv, labavo. Ova pojava se javlja ne samo u građevinskim područjima, već i na bilo kojem drugom mjestu gdje postoje neravnine u zagrijavanju tla i u debljini snježnog pokrivača. Prema ovoj shemi ledene leće, dobro poznate stručnjacima, nastaju u glinenim tlima. Priroda nastanka glinenih leća na pjeskovitim tlima je ista, ali ti procesi traju mnogo duže.
Podizanje plitkog temeljnog stupa
Podizanje temeljnog stupa po smrznutom tlu vrši se svakodnevnim prolaskom granice smrzavanja pokraj njegovog dna. Ovako taj proces funkcionira.
Sve do trenutka kada granica smrzavanja tla nije pala ispod potporne površine stupa, sam je potporanj nepomičan (slika 33, a). Čim granica smrzavanja padne ispod baze temelja, "dizalica" procesa vađenja odmah se stavlja u pogon. Sloj smrznutog tla pod nosačem, povećavajući se u volumenu, podiže ga (slika 33, b). Snage smrzavanja na tlima zasićenim vodom su vrlo velike i dostižu 10 ... 15 t / m². Sljedećim zagrijavanjem, smrznuti sloj tla ispod potpornja otapa se i smanjuje se za 10%. Sam oslonac se drži u podignutom položaju pomoću sila njegovog prianjanja na smrznutu podlogu. Voda s česticama tla prodire u jaz koji nastaje ispod podnožja nosača (slika 33, c). Sljedećim spuštanjem granice smrzavanja voda u šupljini se smrzava, a sloj smrznutog tla pod nosačem, koji se povećava u volumenu, nastavlja uspon stupa temelja (slika 33, d).
Treba napomenuti da je ovaj postupak podizanja temeljnih nosača svakodnevne (višestruke) prirode, a istiskivanje potpornih elemenata adhezijskim silama sa smrznutim tlom je sezonsko (jednom godišnje).
S velikim okomitim opterećenjem na stupu, tlo pod nosačem, snažno zbijeno pritiskom odozgo, postaje slabo porozno, a voda iz samog potpornja istiskuje se kroz njegovu tanku strukturu tijekom postupka otapanja smrznutog tla. U ovom se slučaju podizanje potpornja praktički ne događa.
Slika 33. porast temeljnog stupa s teškim tlom;
A, B - gornja razina granice smrzavanja; B, D - donja razina granice smrzavanja;
1 - traka za roštilj; 2 - temeljni stup; 3 - smrznuta zemlja; 4 - gornji položaj granice smrzavanja; 5 - donji položaj granice smrzavanja; 6 - mješavina vode i gline; 7 - mješavina leda i gline