Причины появления трещин в доме на монолитной плите

Типы фундаментов и грунтов основания. Грунты с особыми свойствами

Основных типов фундаментов, используемых в различных зданиях и сооружениях, несколько – это ленточные, столбчатые, свайные и фундаменты, представляющие собой сплошную монолитную плиту. Тип фундамента определяется при проектировании в зависимости от вида сооружения и от особенностей грунтов основания.

Грунты основания также подразделяются на несколько основных видов: скальные, глинистые, суглинистые и песчаные.

По своим характеристикам все грунты можно разделить на два вида: обычные и грунты, обладающие особыми свойствамипросадочные, пучинистые, набухающие, плывуны, торфяники, вечномерзлые грунты и т.п.

Проектирование и строительство на обычных основаниях не вызывает трудностей, на грунтах с особыми свойствами всегда сопряжено с определенными трудностями, так как приходится предусматривать специальные конструктивные решения и мероприятия для предотвращения возможного негативного воздействия таких грунтов на здание.

Наиболее распространенными из грунтов с особыми свойствами в местах массовой застройки являются просадочные, пучинистые и набухающие грунты.

Просадочные грунты обычно представлены суглинками, они имеют негативное свойство проседать при увлажнении, то есть значительно уменьшаться в объеме из-за своей  пористой структуры.

К набухающим обычно относятся глинистые грунты, они обладают таким негативным свойством, как набухание при замачивании, то есть в отличие от просадочных грунтов они увеличиваются в объеме.

Пучинистые грунты обладают негативным свойством морозного пучения. Такие грунты также увеличиваются в объеме, только не при увлажнении, а при промерзании зимой.

Проявление негативных свойств грунтов в большой степени зависит от гидрогеологических условий площадки строительства, то есть наличия грунтовых вод, глубины залегания или их отсутствия. К примеру, просадочные грунты в сухом состоянии могут практически не проявлять просадочных свойств, однако при малейшем замачивании быстро проседать даже без внешней нагрузки лишь под воздействием собственного веса. Поэтому для исключения или сведения к минимуму воздействия грунтовых или поверхностных вод на грунты основания с особыми свойствами предусматриваются специальные мероприятия: вертикальная планировка, уширенные отмостки, заключение инженерных коммуникаций в водонепроницаемые лотки, дренажные системы и т.п.

Причины появления трещин в зданиях

Трещины в конструкциях, особенно в стенах зданий, возникают по одной причине – из-за недопустимых деформаций или изгибов, превышающих расчетные, то есть таких деформаций, при которых конструкции по своим прочностным характеристикам не выдерживают возникающих в них усилий. Недопустимые изгибы в стенах возникают  также по одной причине – из-за неравномерных деформаций грунтов оснований, что вызывает соответствующие деформации фундаментов, которые затем передаются на вышележащие конструкции.

Например, при естественной допускаемой осадке обычных грунтов оснований под зданием, когда все сооружение садится равномерно на одинаковую величину по всей площади, никаких трещин в стенах не возникает.

Неравномерные деформации могут возникать в грунтах с особыми свойствами по разным причинам: например, в случаях локального замачивания и просадки от прорывов инженерных коммуникаций в просадочных грунтах, локального набухания или морозного пучения грунтов.

Монолитная плита – один из самых надежных типов фундаментов  в сложных грунтовых условиях

Для строительства монолитных зданий в сложных грунтовых условиях используются различные типы фундаментов. Для того чтобы исключить негативное воздействие просадочных грунтов, часто применяются свайные фундаменты, когда сваи различного типа прорезают полностью толщу просадочных грунтов и опираются на несжимаемые грунты.

Одним из самых эффективных и надежных типов фундаментов, который может применяться практически при любых грунтах с особыми свойствами, является сплошная плита под всем зданием, выполняемая из монолитного железобетона. Главное свойство монолитной плиты – это равномерное распределение любых усилий, как нагрузки от веса здания на грунт, так и усилий, возникающих при проявлении негативных свойств грунтов – пучинистости, набухания или просадочности. В случае неравномерных деформаций – при локальном замачивании или промерзании грунтов, конструкция монолитной плиты должна перераспределять эти усилия и деформации на всю конструкцию плиты, что должно исключить недопустимые  деформации в вышележащих конструкциях.

В случае просадочных грунтов при расчете фундаментов большое значение имеет так называемое начальное просадочное давление. Это давление на грунт от веса здания, при котором начинают проявляться просадочные свойства грунтов. Обычно при проектировании ленточных фундаментов на просадочных грунтах подбирают такую ширину ленты, при которой величина давления на грунт будет меньше начального просадочного давления. В случае использования в качестве фундамента монолитной плиты, давление на грунт будет минимальным и в большинстве случаев меньше начального просадочного. В сочетании со специальными мероприятиями по исключению замачивания просадочного грунта использование монолитной плиты очень эффективно.

В случае набухающих и пучинистых грунтов, когда усилия при набухании или морозном пучении грунтов направлены вверх, применение монолитной плиты в качестве фундаментов также эффективно.

Монолитная плита, как железобетонная конструкция

Монолитная фундаментная плита является железобетонной конструкцией. Как известно любая железобетонная конструкция включает в себя бетон и стальную арматуру и  может воспринимать как сжимающие, так и растягивающие усилия. При этом сжимающие нагрузки воспринимает бетон, а растягивающие – арматура. Монолитная железобетонная плита считается наиболее надежным видом фундаментов, так как при условии правильного расчета, способна воспринимать любые нагрузки от здания и равномерно передавать их на грунт основания в случае грунтовых условий с просадочными грунтами. Также монолитная плита способна воспринимать возникающие усилия от набухающих и пучинистых грунтов, направленные вверх, и равномерно перераспределять их по всей конструкции, не давая развиваться недопустимым деформациям в стенах выше нулевой отметки здания.

Причины появления трещин в доме на монолитной плите

Хотя  монолитная плита является одним из самых надежных типов фундаментов, однако бывают случаи, когда и в таком случае в стенах здания возникают трещины. На просадочных грунтах это может быть в том случае, когда произошло локальное замачивание грунтов под плитой от прорыва коммуникаций или проникновения поверхностных вод под фундамент. В результате происходит локальная просадка грунта, в плите под нагрузкой от стен здания появляется чрезмерный изгиб, что может привести к деформациям в стенах здания и появлению трещин.

На пучинистых грунтах возможен следующий вариант. Когда наступает зима с отрицательными температурами наружного воздуха, то под отапливаемым зданием грунт промерзает не полностью, а не некоторое расстояние – примерно в пределах 1-1,5 метров от наружных границ фундамента по периметру здания. В этом случае под зданием образуется ограниченная область непромерзающего грунта. В связи с этим происходят неравномерные деформации основания – по периметру плиты грунт увеличивается в объеме вследствие морозного пучения, выдавливая края монолитной плиты вверх, в центре грунт остается без изменений объема. В результате плита подвергается чрезмерным изгибающим усилиям, которые передаются на вышележащие стены, что может привести к образованию трещин.  

Набухающие грунты не так опасны для конструкций, так как обычно набухание оснований вследствие замачивания не достигает значительных величин, приводящих к чрезмерным деформациям.

Однако при любых грунтовых условиях, если здание стоит на монолитной железобетонной плите, и после завершения строительства дома через какое-то время в стенах появляются трещины, это означает только одно – были допущены ошибки при проектировании: неправильно рассчитана толщина плиты, неправильно подобрана арматура и не предусмотрены все необходимые конструктивные мероприятия для данных грунтовых условий. Или в случае правильных расчетов при строительстве не были выполнены в полной мере все проектные решения.

Проектирование и строительство фундамента монолитная плита качественно могут сделать квалифицированные строители.

Толщина монолитной плиты для одно-двухэтажного коттеджа или дома должна быть не менее 250-300 мм, армирование должно быть в двух уровнях – в верхней и нижней зонах плиты, диаметры рабочей арматуры не менее 12-16 мм с ячейкой соответственно 15х15 и 20х20 мм, в зависимости от ресчета конструкции фундамента.

Для предотвращения неравномерного промерзания грунта в основании нужно предусматривать конструктивные мероприятия – утепление грунта по периметру здания путем закладки специального утеплителя под отмостку типа экструдированного пенополистирола.

Для того чтобы уменьшить негативное воздействие пучинистого грунта под монолитными плитами устраивают подушки из уплотненного песка или щебня толщиной до 500 мм, тем самым заменяя часть пучинистого грунта и уменьшая возможные деформации. Кроме того, можно предусмотреть монолитные железобетонные пояса выше нулевой отметки, например, на уровне низа перекрытий первого этажа. Такие пояса воспринимают чрезмерные деформации в стенах и не дают образоваться трещинам.

Таким образом, если при проектировании были учтены точные данные о свойствах грунтов с особыми свойствами, безошибочно выполнены все расчеты и приняты правильные конструктивные решения и мероприятия, а при строительстве точно выполнены все проектные решения, то при устройстве монолитной плиты в качестве фундамента появление трещин в стенах здания исключается.