Jak Zbudować Fundament Na Falującej Ziemi - 1

2024 Autor: Sebastian Paterson | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2023-12-16 13:53

O niebezpieczeństwach falujących gleb - jak chronić letnie domki przed tym szkodliwym zjawiskiem

Przybywając po zimie do letniego domku, dokładnie się rozejrzyj. I zobaczysz, że w niektórych domach pęknięcia węża na ścianach i szybach okien. W innych miejscach wrota były skośne (ryc. 1), drewutnia lub szopa mocno przechylona (ryc. 2).

Jest to wynikiem tak skrajnie niepożądanego zjawiska naturalnego jak pęcznienie gleby. Szczególnie źle, a raczej destrukcyjnie falowanie wpływa przede wszystkim na tę część fundamentów budynków, która znajduje się w ziemi. Zjawisko to często nie jest brane pod uwagę nie tylko letnich mieszkańców samodzielnych budowniczych, ale czasami także zawodowych budowniczych.

Skąd pochodzi to złośliwe falowanie gleby i jak się tworzy? Jak wiadomo ze szkolnego podręcznika fizyki, woda zamarzająca zwiększa swoją objętość o 10-15 proc. Z tego powodu wzrost i opadanie gleby na północnym zachodzie osiąga 20 centymetrów i więcej.

Jeśli ekspansja wody występuje w wilgotnych, gęstych glinach, w drobnych piaszczystych i pylistych glebach, które są w stanie radykalnie zmienić objętość i odkształcać się (to znaczy pęcznieć) w ujemnych temperaturach, wówczas gleby te uważa się za falujące. I gruboziarnisty i żwirowy - nieporowaty. Pod warunkiem, że mają swobodny odpływ wody.

Jakie zachodzą w nich procesy, które pozwalają podzielić wszystkie gleby glebowe na te kategorie? Na falujących glebach wilgoć podnosi się wystarczająco wysoko z poziomu wód gruntowych i gromadząc się, jest dobrze zatrzymywana w glebach, takich jak gąbka.

W glebach nieporowatych wilgoć osiada pod własnym ciężarem, jakby przechodząc przez sito, i dlatego nie podnosi się wysoko. Innymi słowy: im drobniejsza (cieńsza) struktura gleby, tym większa wilgotność wzdłuż niej rośnie i tym bardziej staje się falująca.

Oczywiste jest, że gleba zamarza od góry do dołu. Wilgoć w górnych warstwach, zamieniając się w lód, zwiększa swoją objętość i spada. A jeśli bez zalegania przesiąka przez strukturę otaczającej gleby, na przykład przez żwir, gruboziarnisty piasek, który praktycznie nie stwarza oporu, to gleba nie rozszerza się bez wilgoci, co oznacza, że efekt falowania nie występuje. I wzajemnie…

Dotyczy to szczególnie gęstej gliny. Z takiej gliny wilgoć nie tylko nie ma czasu na wyjście, ale także się gromadzi. W rezultacie taka gleba z pewnością stanie się falująca. Zjawiskiem falowania są nie tylko znaczne, całkowicie nieprzewidywalne ruchy gruntu, ale także kolosalne obciążenia fundamentu, osiągające ciśnienie 6-10 ton na metr kwadratowy.

Stąd niezmienny wniosek: przed przystąpieniem do budowy należy koniecznie dowiedzieć się, jaka jest maksymalna głębokość zamarzania w danym miejscu:

• w najzimniejszym sezonie;
• przy najwyższej wilgotności gleby;
• przy całkowitym braku pokrywy śnieżnej.

W regionie Leningradu głębokość zamarzania dochodzi do 1,5 metra. Oczywiste jest, że jednoczesne połączenie wszystkich tych czynników jest mało prawdopodobne, ale jest to zdarzenie bezpieczeństwa, które pozwala przewidzieć, a tym samym uniknąć katastrof naturalnych.

Istotne jest również to, że nawet jeśli falowanie, deformowanie gruntu, nie wpływa bezpośrednio na podstawę fundamentu znajdującą się poniżej poziomu zamarzania, to naprężenie na granicy strefy przemarzania może być tak duże, że może wycisnąć fundament razem z zamarzniętą ziemię lub oderwij jej górną część od dna. Takie przypadki są najbardziej prawdopodobne podczas konstruowania fundamentu z kamienia, cegły lub małych bloków, szczególnie pod lekkimi budynkami i konstrukcjami.

Wynika to z tak zwanych bocznych sił przyczepności. Powstają, gdy zamarznięta gleba przylega do ścian bocznych fundamentu i w określonych warunkach osiąga ciśnienie od 5 do 7 ton na metr kwadratowy powierzchni bocznej.

Na przykład słup fundamentowy o średnicy 20 centymetrów i głębokości zamarzania wynoszącej 150 centymetrów podlega działaniu bocznych sił przyczepności o wartości ponad 9 ton. Jest to kilkakrotnie większe obciążenie od ciężaru budynku. Jest więc efekt falowania.

Wynika to z faktu, że nad powierzchnią występuje ciągłe zderzenie zimna powyżej i ciepła ziemi. Jeśli ciepło ziemi jest generalnie stałe, to stopień zamarznięcia gleby zależy od wielu czynników: temperatury i wilgotności otaczającego powietrza, wilgotności gleby, gęstości i grubości śniegu, stopnia nagrzania przez słońce.

Ze względu na różnicę temperatur linia zamarzania w dzień jest wyższa niż w nocy. Różnica ta wzrasta szczególnie tam, gdzie pokrywa śnieżna jest niewielka lub nie ma jej wcale. Bliżej wiosny gleba po stronie południowej topi się szybciej niż na północy i dlatego staje się mokra, a zatem warstwa śniegu nad nią staje się cieńsza niż po stronie północnej.

Dlatego w przeciwieństwie do północnej strony domu, gleba po stronie południowej nagrzewa się intensywniej w ciągu dnia i bardziej zamarza w nocy, przyczyniając się w ten sposób do powstawania bocznych sił przyczepności. Efekt tych sił jest szczególnie wzmocniony, jeśli powierzchnia fundamentu jest nierówna i nie ma odpowiedniej powłoki hydroizolacyjnej.

Wgłębiony fundament listwowy może być również podnoszony przez siły boczne, jeśli ponownie nie ma gładkiej, ślizgającej się powierzchni bocznej i nie jest dostatecznie zgnieciony od góry przez dom lub płyty betonowe.

Jak możemy uniknąć tak niebezpiecznych, destrukcyjnych, a często po prostu katastrofalnych problemów? Jedną z tych opcji, która pozwala ich ominąć, pokazano na (Rysunek 3). Jak widać, nie ma zakopanych w ziemi podpór, które mogłyby zostać poddane falowaniu. W tym przypadku budynek spoczywa na płytach podstawy. Naciska na nie siła równa części ciężaru budynku, czyli bardzo małe obciążenie.

Poduszka z grubego piasku (antykamienia) zapobiegnie tworzeniu się lodu i zapewni jego równowagę. Takie płyty fundamentowe można wykonać w warunkach domowych (podmiejskich) z betonu z dodatkiem żwiru, układając metalowe zbrojenie. Najlepiej użyć drutu. Grubość płyty musi wynosić co najmniej 10 centymetrów. Można również zastosować gotowe płyty. Przed ułożeniem płyt piasek jest zwilżany i ubijany.

Jednak tak zwane płytkie fundamenty są znacznie bardziej rozpowszechnione w budownictwie letniskowym. Dzieje się tak, gdy głębokość fundamentu nie osiąga głębokości zamarzania gleby (Rysunek 4). Z prawa fizyki jasno wynika, że ciężar części budynku (BZ) musi być zrównoważony siłą unoszenia gruntu (GH) generowaną przez ekspansję zamarzającego gruntu (lód) oraz siły przyczepności bocznej (BS), które wypychają podpory.

Siła falowania gruntu w niskich temperaturach może znacznie przewyższać ciężar budynku, a wtedy nieuchronnie wypycha się podpora fundamentowa. Jest to bardzo zauważalne wczesną wiosną, kiedy wierzchnia warstwa gleby całkowicie się rozmraża i dobrze się nagrzewa. W ciepłe dni podpora spadnie, ale niewiele, ponieważ przestrzeń pod nim jest wypełniona wodą i zalaną ziemią. Po pewnym czasie takie wsparcie się przesunie, a budynek nieuchronnie się wypaczy.

Aby uniknąć takiego niepożądanego zjawiska, bardzo często w fundamencie i ścianach układane jest metalowe zbrojenie, a także konstruowane są pasy wzmacniające (rys.5). Lub podstawa fundamentu jest rozszerzona w postaci kotwicy platformy nośnej (rysunek 6). W takich przypadkach sztywność ścian i fundamentu wzrasta, aw konsekwencji odporność całej konstrukcji na obciążenia od pęcznienia gleby gwałtownie wzrasta.

Ciąg dalszy nastąpi