Bátran kijelenthetjük, hogy a ház alapozása talán az egyik legkevésbé látványos része az építkezésnek. Nem látjuk, nem csillog, nem lehet rá Instagram-posztot készíteni, de a ház stabilitása, tartóssága és biztonsága szempontjából kulcsfontosságú. Az alapozás az építkezés egyik legkritikusabb lépése, amely látszólag egyszerűnek tűnik, valójában azonban az egész épület stabilitását és tartósságát meghatározza.
Az alapozás szerepe és célja
Az alapozás elsődleges célja, hogy a ház teljes súlyát - a falakét, a födémekét, a tetőszerkezetét és a benne élők terhét - egyenletesen eloszlassa a talajra. Az alapozás szerepét gyakran alábecsülik, mert nem látványos része az építkezésnek. A beton és a vasbeton elemek mélyen a földben rejtőznek, láthatatlanok maradnak a mindennapok során.
Az épület súlya hatalmas erőként jelentkezik, és ezt az erőt a talajnak kell elviselnie. Ez különösen fontos nagyobb, többszintes házak esetén, ahol a súly koncentráltan jelentkezik bizonyos pontokon. Egy jól megtervezett és kivitelezett alap nemcsak az épület súlyát tartja, hanem hosszú távon is stabilitást biztosít.
A megfelelő alapozás ellenáll a különböző környezeti hatásoknak: a talaj víztartalmának változásai, fagyás és olvadás okozta mozgások, valamint a szélsőséges időjárási jelenségek mind hatással lehetnek az épületre. Az alap tehát nem csupán az épület „lába”, hanem a ház egészének stabilitását meghatározó kritikus elem.
Talajvizsgálat és típusok
Minden ház alapozása előtt az egyik legfontosabb és legkritikusabb lépés a talaj alapos vizsgálata. Ez nem csupán egy formalitás: a talaj minősége és szerkezete határozza meg, hogy az épület hosszú távon stabil és biztonságos lesz-e.
Ha az építész nem statikus is egyben, fontos, hogy konzultáljon egy statikussal. A statikus kiszámolja, hogy a ház stabilitásához milyen vastag és milyen mély alapra van szükség. Az alapozás módját alapvetően a talaj típusa határozza meg. A homok jó vízelvezető, azonban laza szerkezetű, ezért az alapot szélesebbre kell méretezni, hogy a terhelés egyenletesen oszoljon el. Az agyagos talaj típusától függően rendkívül süllyedésre hajlamos, különösen nedves időszakban. A sziklás talaj ideális a stabil alapozáshoz, mert rendkívül erős és teherbíró.
Sok helyen találkozhatunk olyan területtel, ahol különböző talajrétegek váltják egymást. Ilyenkor a teherelosztás bonyolultabb, és gyakran változó mélységű alapozást alkalmaznak. A lépcsőzetes vagy kombinált alapok biztosítják, hogy a különböző rétegek süllyedése ne okozzon szerkezeti károkat. A talajvizsgálat hiánya vagy felületes elvégzése komoly kockázatot jelenthet. Ha a talaj teherbírását túlbecsülik, a ház alapja süllyedhet, ami falrepedésekhez, ajtó-ablak torzulásokhoz, és hosszú távon szerkezeti hibákhoz vezet.
A talaj fő típusai és meghatározásuk
A felszínen van egy termékeny talajréteg, majd a teherhordó talaj helyezkedik el, amelyen az alapzat nyugszik. A talaj fő típusai:
- sziklás;
- jégfröccsenő fagyos;
- szétszórt;
- technogén töltésű és hordalékos területekkel.
Önállóan meghatározhatja a talaj kategóriáját, ha kutakat ásna a leendő ház sarkaiban. Emlékeztetni kell arra, hogy az anyagok túlfogyasztása felesleges pazarlást okoz, de egy gyenge alap a szerkezet pusztulását okozza.
Egy maroknyi talajt vízzel megnedvesítenek, és egy kb. 1 cm átmérőjű kötélbe sodorják. Az eredmények a következőképpen értékelhetők:
- a torna felbomlik - homok;
- legurul, de inkább törékeny - homokos vályog;
- a zsinór megvan, de nem hajlik gyűrűvé - könnyű vályog;
- körbe hajlik, de a felületen vannak repedések - nehéz vályog, közel az agyaghoz;
- a ragacsos torony hajlításkor nem reped meg - agyag.
A talajfolyadék szintjét a szomszédoknál az alagsor falain lévő víznyomok határozzák meg. A fagyás mélységét az építési terület referenciájából vesszük.
Az alapozás terhelésének kiszámítása
Az épület, a bútorok, az egységek súlya hat az alapra, a szerkezet támasza érzékeli a szél és a hó nyomását. Ilyen körülmények között az alapzat terhelésének helyes kiszámítása elengedhetetlen az szilárdság biztosításához. Kiszámítják az alap területét, amely erőket juttat a talajba, figyelembe véve a talaj tulajdonságait és teherbírását. Az épület felőli terhelés mellett figyelembe kell venni a talaj jellemzőit és a fagyás mélységét.
Nehezen számítja ki a terhelést? Nézze meg ezt.
A számítás célja az alapzat méreteinek és a talajban elfoglalt térbeli helyzetének kiválasztása az eltolódások, az alapozás elmozdulása és a talajszerkezetek korlátozása érdekében. A talpterület és a fektetési mélység megválasztása befolyásolja a szerkezet működési körülményeit süllyedés, tekercselés, a szerkezeti elemek tervezési nyomainak változása nélkül.
Az alapozás terhelésének kiszámítása előtt figyelembe kell venni a paramétereket:
- az épület szerkezete és rendeltetése;
- a szomszédos épületek alapjainak talajmagassága, az elhaladó kommunikációs csövek fektetésének mélysége;
- az építési terület megkönnyebbülése;
- a lelőhely geológiai viszonyai, figyelembe véve a lehetséges dinamikát: a talaj tulajdonságai, az időjárási barlangok és a karsztüregek jelenléte, a rétegek elhelyezkedése és vastagsága;
- az épület építésének és üzemeltetésének a talajjellemzők változására gyakorolt lehetséges hatása;
- a talajerózió valószínűsége a vízi környezetben felállított építményhalmok közelében;
- a talaj fagyásának mélysége és a talajnedvesség állásának jele.
Az alapzat szilárdságát és repedésállóságát számítással ellenőrizzük, amelyet a föld feletti rész terhelésének összegyűjtése alapján hajtunk végre. Az alap magasságát és a talajba merülés mértékét úgy választják meg, hogy összehasonlítják a műszaki és gazdasági mutatókat más lehetőségekkel.
Terhelések komponensei
A tetőtől származó terhelés magában foglalja a burkolat tömegét, például Mauerlat, fa és vasbeton rácsokat, padlólemezeket, valamint szarufákat, léceket és a tetőszerkezet elemeit. Ezenkívül kiszámítják a hó és a szél nyomását, amelynek értéke a tető lejtésétől függ, és táblázatos együtthatókkal van kifejezve. Hozzáadódik a tetőfenntartáshoz szükséges emberek súlya, amely 100 kg / m2-nek felel meg.
A födém szakasz a panelek, gerendák, befejező anyagok összesített tömegét tartalmazza. A terhelést otthoni bútorok, emberek, felszerelések, ideiglenes és állandó válaszfalak adják. A ház súlya rengeteg vízvezeték-szerelvényt, valamint kommunikációs csöveket tartalmaz.
Az erőfeszítések összegyűjtésekor figyelembe veszik a szerkezet első szintjének padlójának súlyát, átmeneti együtthatókat alkalmaznak, amelyekre a szerkezetének elvét figyelembe veszik:
- földön;
- falakon vagy alapokon való tartással.
A függőleges elemek szakaszában figyelembe veszik az épület teherhordó falainak, oszlopainak, kiugró ablakainak, erkélyeinek és egyéb vázszerkezeteinek tömegét. A falak súlyának kiszámításához meg kell határoznia a térfogatukat, és meg kell szorozni a gyártási anyag térfogatsúlyával.
A teljes erők átkerülnek az alapra, és a terhelési területtől függenek. A falak esetében az indikátort a fal egy futó méterének területe szerint számítják, majd megszorozva a kg / m² terheléssel - megkapjuk a tömeget, amelyet az alapra visznek át.
Alapozási rendszerek és számítási módszerek
Két alapozási rendszer ismeretes: az úgynevezett síkalapozás és a mélyalapozás. Lakóházaink legtöbbje alatt síkalapozási rendszert találunk. Ennek gazdasági és munkaszervezési okai vannak: a másodlagos (segéd-) szerkezetek ne drágítsák meg az épület megvalósítását. Az alapok éppen ilyen részei a háznak.
Síkalapozás
A síkalapok lényege, hogy az a felszínhez közeli teherbíró rétegre adja át a terheket. Típusai a pontalap, a lemezalap és a sávalap. A XIX. században az alapnak a fölszinti fal szélessége kétszeresének kellett lennie.
Az alábbiakban vázlatosan ismertetem az alapok tervezésének menetét. Napjainkban a tervezőmérnökök, statikusok speciális, komplex számításokkal végzik el egy-egy épületszerkezet megtervezését. Az alapozási sík szintje (s) legtöbb esetben adott.
A teljes terhelést az erőfeszítések végső összegzése határozza meg, míg azokon az oldalakon van a legnagyobb nyomás, amelyeken a tető nyugszik. Az SNiP 202.01-1983 táblázatai szerint a feltételes megengedett talajellenállást (kg / m²) vesszük és összehasonlítjuk a területegységre jutó tömeg tényleges értékével (kg / m²), miközben az első mutatónak nagyobbnak kell lennie, mint második.
A talp területét a képlet határozza meg:
S > a F / (b R)
ahol:
- S - a szalagalap alapterületének számított mutatója, cm²;
- a - a biztonsági tényező 1,2;
- F - terhelés az alapra az épületből;
- b - a szolgáltatási feltételek együtthatója egyszerre függ a föld típusától és az épület típusától (a táblázatokban);
- R - számított talajellenállás, kg / cm².
Az utolsó mutatót változatlanul alkalmazzák, ha az alapot 1,5 - 2,0 méterrel elásják. Egy sekélyebb merülés esetén a táblázat értékét a képlettel konvertáljuk:
Rm = 0,005 R (100 = h / 3)
ahol h az elhelyezés mélysége, és R levett az asztalról.
Ha a terhelés nem felel meg a talaj típusának, akkor a projektet úgy állítják be, hogy a nehéz anyagokat könnyűre cserélik. Ellenkező esetben az alap talpának szélessége megnő. A burkolat vagy a falak anyagának megváltoztatása számos paraméter és együttható átalakítását vonja maga után. A tartóoszlopok vastagsága és száma a terheléstől függ.
Oszlopos alapozás
Az ilyen alapból származó terhelést egy támasznak tekintik, és megszorozzák az oszlopok számával. A támasztó térfogat az egyetlen terület szorzatának eredményeként jön létre a függőleges elem hossza alapján. Az eredményt megszorozzuk az anyag (gyakrabban beton) térfogatával. Adja hozzá a fémkeret tömegét az alaphoz.
A teljes terhelést (a ház tömegének kiszámítása) összehasonlítjuk a talajellenállás táblázatértékével. Ha az alapzat nem felel meg a követelményeknek, akkor több oszlop készül, vagy megnő a tartó keresztmetszeti területe.
A következő képletet használjuk az oszlopok talpának teljes területének kiszámításához:
S = 1,3 P / R
ahol:
- 1,3 - biztonsági tényező;
- P - a szerkezet súlya az alappal, kg;
- R - az SNiP táblázatokból kapott számított talajellenállás, kg / cm².
A föld felszínén a talaj teherbírása csökken, és a táblázatos érték 1,5 - 2,0 m mélységben mutatja az értéket, ezért kiigazítás történik. Az oszlopok számát és keresztmetszetét az összes oszlop teljes területének végleges kiszámítása után határozzák meg. A nehéz épületek elviselhetetlen terhet rónak a gyenge és instabil talajokra, ezért a tartó talpának keresztmetszete jelentősen megnő.
A hosszabbításnál az oszlopok számát külön figyelembe vesszük, így a lábterület és az elemek száma eltér a fő szerkezettől.
Cölöpalapozás
A cölöptérfogatot úgy kapjuk meg, hogy az alapterületet megszorozzuk az elem hosszával. A téglalap alakú oszlop metszetét kiszámítják a szélesség és a hosszúság szorzatával, és egy kerek cölöpöt a képlettel találnak meg:
S = r * 3,14 (r - körátmérő)
Egy tartó tartályának térfogatát megszorozzuk az elemek számával, és megkapjuk a cölöpalapozás teljes térfogatát. A tömeg a cölöp anyag térfogatának és térfogatának szorzataként jelenik meg.
A rudak rácsozhatók, vagy monolit födémmel rögzíthetők. Ezen elemek súlyát ugyanúgy számolják és hozzáadják a cölöpök súlyához. Az 1 cm² talajra jutó terhelést úgy határozzuk meg, hogy az épület (alapokkal) tömegét elosztjuk az alap tartó keresztmetszetével. Az így kapott értéket összehasonlítjuk a normatív táblázat indexével.
A következő képletet használjuk:
D = S * R
hol:
- S - a cölöp talpainak teljes területe;
- R - a földelési ellenállás kialakítása a függőleges rúd szintjén.
Határozza meg a rúd képességét, hogy ellenálljon az erőknek, és milyen mértékben terhelhető. A paraméter a halom típusától és a talajkategóriától függ. Az elemek szabványos méretét szigorúan betartják, és sokkal nehezebb felmérni a talaj jellemzőit, erre néha műszaki szakembert hívnak meg.
A csavaros cölöp terhelésének kiszámítását az alapozásra a képlet fejezi ki:
W = D / k
hol:
- W - a működési erő értéke, amelyet a függőleges elem kibír;
- D - az elem képességének a táblázatból vett számított mutatója;
- k - szilárdsági tényező.
A cölöp szakaszát és hosszát a talaj stabilitásának figyelembevételével választják ki. Egyes régiókban a szilárd alap háromméternél mélyebben fekszik, és a rúd alapja nem biztos, hogy eléri azt. Jobb tanulmányt rendelni olyan szakemberektől, akik különböző mélységben fúrnak kutakat, és mintákat vesznek a fizikai és mechanikai tulajdonságok laboratóriumi kutatásához.
A talaj teherbírásának meghatározása és hibakockázatok
A talaj terhelésre való hajlamának mértékét a talaj teherbíró képességének nevezzük. A mutató az alapzat talpa és a talaj közötti maximális átlagos nyomást jellemzi, amelynél elmozdulások, földcsuszamlások és süllyedések nem fordulnak elő a környező rétegben. Az alapozás típusának megválasztása a talaj teherbírásától függ.
A fogalmat az alap területegysége által érzékelt nyomásnak tekintik, amelynél nem deformálódik és nem vezet a szerkezet tönkremeneteléhez. A geológusok megvizsgálják a talajt, hogy meghatározzák annak tulajdonságait és kiszámítsák a csapágyjellemzőket.
A talaj nyomásra való érzékenységét befolyásoló tényezők
A talaj nyomásra való érzékenysége a körülményektől függ:
- a talaj típusa;
- a réteg tömegessége;
- előfordulási jel;
- az alapképződés mutatói;
- a talaj vízszintje;
- a föld fagyásának mélysége;
- kőzetsűrűség.
A nedves és száraz talaj teherbíró képességének mutatói különbözőek, mert nedvességgel telítve nő a folyékonyság és csökken a terhelésekkel szembeni ellenállás. Ha a réteg folyadékkal érintkezik, akkor telítettnek minősül. Kivételt képeznek a homokos durva és közepes szemcséjű talajok, amelyeket a deformáció nem érint, mivel lehetővé teszik a nedvesség áthaladását, és nem halmozzák fel azokat.
Felméréseket végeznek annak megállapítására, hogy a réteg alkalmas-e az alapozás felszerelésére, vagy meg kell erősíteni a teherbírás növelése érdekében. A tartóelemeket nem olyan mélységben tervezik, ahol különböző rétegek határolják egymást. Az alap talpát a talaj nedvességszintje alatt helyezik el, mivel a telített kőzetek fagyáskor megduzzadnak.
A talaj terhelésre való érzékenységét mesterséges tömörítés vagy kémiai módosítók bevezetése csökkenti. Az első esetben cölöpöket hajtanak be, hogy csökkentse a talaj üregeinek mennyiségét. A kémiai reagensek elősegítik az egyes talajrészecskék tapadását (tapadását).
A talaj sűrűségének és talajvízszintjének meghatározása
A sűrűséget a bázis porozitásától függően határozzuk meg. A talajban vannak szilárd részek, közöttük a körülményektől függően vízzel vagy levegővel töltött üregek vannak. A maximális megengedett terhelés túllépése esetén a mozgások a ház tönkremeneteléhez vezetnek. A kis létszámú sűrű talajokat vagy az egyes barlangokat tartják a legtartósabb alapoknak.
A sűrűség a talajminta standard nedvességtartalmú tömegének és az általa elfoglalt térfogatnak az aránya. A számítás a képlet szerint történik:
p = B / V
hol:
- B - a talaj tömege természetes állapotában, g;
- V - térfogat, cm3.
A felszínről sekélyen fekvő kőzetek lazának tekintendők; a szint csökkenésével a talajok vastagabbá, megbízhatóbbá és erősebbé válnak, mivel a felületi rétegek rájuk nyomódnak. Oroszországban homok és agyag figyelhető meg, vannak tőzegek, mocsarak és sziklás kőzetekkel rendelkező régiók.
A talajfolyadékok gyenge és laza kőzetekben vagy repedésekben találhatók szoros formációkban. A talaj nedvességtartalma általában fokozatosan emelkedik, és nincs nyomása. Az álló szint tényezőktől függ:
- csapadék, párolgás;
- levegő hőmérséklete, légköri nyomás;
- a víztestek állapotának változásai;
- az emberi tevékenység gazdasági folyamatai.
A rétegek belsejében a nedvesség agresszív lehet, savakat, lúgokat, szulfátokat, szén-dioxidot tartalmazhat - az ilyen adalékanyagok tönkreteszik a beton és fém alapjait.
Határozza meg a folyadékszintet úgy, hogy fúrja a mezőgödröket, amelyek néhány méterre leszakadnak, hogy a tervezett támaszszint alatt maradjanak. A kutat lefedjük és 5-7 napig hagyjuk. Ha nem található benne víz, a talaj nem tartalmaz nedvességet.
A teherbírás képezi a számítás alapját a tervezési folyamat során. A talajokat a GOST 25.100-2011 „Talajok. Osztályozás" szerint osztályozzák. A nyomással szembeni ellenállás normái az SP 22.133.30-2016 "Épületek és építmények alapjai" anyag talajterhelési táblázataiban találhatók. Tartalmaz továbbá szabványos számítási modulokat, képleteket, együtthatókat.
A teherbírás matematikai kifejezésben található:
R = R0 (1 + K (B-100) / 100) (N + 200) / 2200 - legfeljebb két méter mélységig, és a képlet
R = R0 (1 + K (B-100) / 100) + K2 Q (N - 200) - ha a szerkezet két méternél hosszabb ideig merül el,
ahol:
- R0 - a függőleges tengely mentén fellépő terhelés ellensúlyozása, amelyet a táblázatok tartalmaznak, és amelyet a talaj típusa határoz meg;
- K2 - stabil rétegekben történő számításokra használják;
- K - az SP táblázatokból származó korrekciós tényező a fajtafajtához;
- B - az alapzat aljának keresztirányú mérete;
- N - alátámasztási mélység;
- Q - együttható a talaj számított átlagos fajsúlyának megtalálásához a föld tetejétől az alapzat aljáig.
Hibakockázatok a talaj teherbírásának vizsgálatakor
Az alapozás mélységének és méreteinek pontatlan kiszámítása következtében fennáll a talajeltolódás veszélye. Az épület tonna súlyú, nagy nyomás nehezedik a földre, ezért az építőmérnököket és a technikusokat bevonják a számításokba annak érdekében, hogy a jövőben kiküszöböljék a deformációval kapcsolatos problémákat.
A talaj teherbírásának helytelen meghatározása problémákat okoz:
- a cölöp átmérőjének, a szalagmonolit, betonlap lábának területének hibás kiszámítása;
- támaszték telepítése laza talajba, a szerkezet süllyedése;
- az elmélyülési jel helytelen megválasztása, az alapozás intumáló talajok általi kiszorítása.
A számítás során sok együtthatót használnak, amelyeket pontosan meg kell határozni a táblázatban, különben az alapot olyan hibákkal tervezik, amelyek papíron könnyen szerkeszthetők, de a falak és a tető felállítása után nehezen szüntethetők meg. Az otthoni doboz megdöbbentő, a padlók megereszkedtek a nem megfelelően felszerelt cölöpök utáni túlzott zsugorodás következtében.