Perustuksen Rakentaminen Kohoavalle Maaperälle - 1

2024 Kirjoittaja: Sebastian Paterson | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2023-12-16 13:49

Maaperän kohoamisen vaaroista - kuinka suojella mökkejä tältä haitalliselta ilmiöltä

Saapuessasi talven jälkeen kesämökille, katso huolellisesti. Ja huomaat, että joissakin taloissa halkeamia käärmeen seinillä ja ikkunalasissa. Muilla alueilla portit olivat vinossa (kuva 1), puukuuri tai suoja vuodettiin voimakkaasti (kuva 2).

Tämä on seurausta niin epätoivotusta luonnonilmiöstä kuin maaperän turpoaminen. Erityisen huonosti tai pikemminkin tuhoisasti taivutus vaikuttaa ennen kaikkea siihen rakennusten perustusten osaan, joka on maassa. Tätä ilmiötä ei useinkaan oteta huomioon paitsi itse rakentavien kesäkäyttäjien, myös joskus myös ammattirakentajien keskuudessa.

Mistä tämä maaperän pahanlaatuinen kohouma tulee ja miten se muodostuu? Kuten tiedät koulun fysiikan oppikirjasta, jäätymisprosessissa olevan veden määrä lisääntyy 10-15 prosenttia. Tämän vuoksi maaperän nousu ja lasku Luoteis-Euroopassa saavuttaa vähintään 20 senttimetriä.

Jos veden laajeneminen tapahtuu kosteassa, tiheässä savessa, hienossa hiekkaisessa ja pölyisessä maaperässä, joka kykenee dramaattisesti muuttamaan tilavuutta ja epämuodostumaan (toisin sanoen turvotusta) negatiivisissa lämpötiloissa, näitä maaperiä pidetään nousevina. Ja karkearakeinen ja sora - huokoinen. Edellyttäen, että heillä on vapaa veden ulosvirtaus.

Mitä prosesseja niissä tapahtuu, joiden avulla kaikki maaperät voidaan jakaa näihin luokkiin? Kuumassa maaperässä kosteus nousee riittävän korkealle pohjaveden pinnasta ja kerääntyessään sitä pidetään hyvin maaperässä, kuten sienessä.

Huokoisessa maaperässä kosteus laskeutuu oman painonsa alle, ikään kuin se putoaisi, ikään kuin seulan läpi, eikä siksi nouse korkealle. Toisin sanoen: mitä hienompi (ohuempi) maaperän rakenne on, sitä korkeampi kosteus nousee sitä pitkin ja sitä enemmän se kohoaa.

On selvää, että maaperä jäätyy ylhäältä alas. Yläkerrosten kosteus, joka muuttuu jääksi, lisää tilavuutta ja laskee. Ja jos se tunkeutuu viipymättä ympäröivän maaperän läpi esimerkiksi soran, karkean hiekan läpi, jotka käytännössä eivät aiheuta vastustusta, maaperä ei laajene ilman kosteutta, mikä tarkoittaa, että kohoava vaikutus ei esiinny. Ja päinvastoin…

Tämä pätee erityisesti tiheään saviin. Tällaisesta savesta kosteudella ei vain ole aikaa poistua, vaan se myös kerääntyy. Tämän seurauksena tällaisesta maaperästä tulee varmasti kovaa. Nousevat ilmiöt eivät ole vain merkittäviä täysin arvaamattomia maanpinnan liikkeitä, vaan myös valtavia kuormituksia perustukselle, saavuttaen 6-10 tonnin paineen neliömetriltä.

Tästä seuraa muuttumaton johtopäätös: Ennen rakentamisen aloittamista on välttämätöntä selvittää, mikä on suurin jäätymissyvyys tietyssä paikassa:

• kylminä vuodenaikoina;
• korkeimmalla maaperän kosteudella;
• lumipeitteen puuttuessa.

Leningradin alueella jäätymissyvyys on jopa 1,5 metriä. On selvää, että kaikkien näiden tekijöiden samanaikainen yhdistäminen on epätodennäköistä, mutta tämä on turvallisuustapahtuma, jonka avulla voit ennustaa ja siten välttää kaikki luonnonkatastrofit.

On myös olennaista, että vaikka maaperän muokkaaminen, muodonmuutos, ei vaikuta suoraan jäätymispisteen alapuolella olevaan perustuksen pohjaan, jäätymisalueen rajalla oleva jännitys voi olla niin merkittävä, että se voi puristaa perustuksen yhdessä jäätynyt maaperä tai repäise sen yläosa pohjasta. Tällaiset tapaukset ovat todennäköisimpiä, kun rakennetaan kivestä, tiilestä tai pienistä lohkoista tehty perustus, erityisesti kevyiden rakennusten ja rakenteiden alle.

Tämä on seurausta niin sanotuista sivusuunnassa tarttuvista voimista. Ne syntyvät, kun jäätynyt maaperä tarttuu perustuksen sivuseiniin ja saavuttaa tietyissä olosuhteissa 5–7 tonnin paineen sivupinnan neliömetriä kohti.

Esimerkiksi 20 senttimetrin halkaisijaan perustuvaan pylvääseen ja jäätymissyvyyteen 150 senttimetriä vaikuttavat yli 9 tonnin sivuttaisliimausvoimat. Tämä on useita kertoja kuormitus rakennuksen painosta. Ja niin on kohottava vaikutus.

Tämä johtuu siitä, että pinnan yläpuolella on jatkuvasti yllä olevan kylmän ja maan lämmön törmäys. Jos maan lämpö on yleensä vakio, maaperän jäätymisaste riippuu monista tekijöistä: ympäröivän ilman lämpötilasta ja kosteudesta, maaperän kosteudesta, lumen tiheydestä ja paksuudesta, auringon lämpenemisasteesta.

Lämpötilaeron vuoksi jäätymislinja on päivällä korkeampi kuin yöllä. Tämä ero kasvaa erityisesti silloin, kun lumipeite on vähän tai ei lainkaan. Lähempänä keväästä eteläpuolen maaperä sulaa nopeammin kuin pohjoisessa, ja siksi kastuu ja vastaavasti sen yläpuolella oleva lumikerros ohenee kuin pohjoispuolella.

Siksi toisin kuin talon pohjoispuolella, eteläpuolella oleva maaperä lämpenee voimakkaammin päivällä ja jäätyy enemmän yöllä, mikä osaltaan edistää sivuttaisten tarttuvuusvoimien syntymistä. Näiden voimien vaikutus paranee erityisesti, jos perustuksen pinta on epätasainen eikä sillä ole sopivaa vedeneristyspinnoitetta.

Syvennysnauhan perusta voidaan nostaa myös sivuttaisvoimilla, jos siinä taas ei ole sileää, liukuvaa sivupintaa eikä sitä ole riittävästi murskattu ylhäältä talon tai betonilaattojen avulla.

Kuinka voimme välttää tällaiset vaaralliset tuhoisat ja usein vain katastrofaaliset ongelmat? Yksi näistä vaihtoehdoista, jonka avulla voit välttää niitä, on esitetty (Kuva 3.) Kuten näemme, maahan ei ole haudattu tukia, jotka voisivat altistua raskaille kuormille. Tässä tapauksessa rakennus lepää pohjalevyjen päällä. Rakennuksen painosta yhtä suuri voima painaa heitä, eli hyvin pieni kuorma.

Karkea hiekka (anti-rock) tyyny estää jään muodostumisen ja varmistaa sen tasapainon. Tällaiset perustuslevyt voidaan valmistaa kotona (esikaupunkialueella) betonista lisäämällä soraa lisäämällä metallivahvistusta. On parasta käyttää johtoa. Laatan paksuuden on oltava vähintään 10 senttimetriä. Valmiita laattoja voidaan myös käyttää. Ennen laattojen asettamista hiekka kostutetaan ja tiivistetään.

Niin sanotut matalat perustukset ovat kuitenkin paljon laajempia kesämökkirakentamisessa. Tällöin perustuksen syvyys ei saavuta maaperän jäätymisen syvyyttä (kuva 4). Fysiikan lain perusteella on selvää, että rakennuksen osan (BZ) painon on oltava tasapainossa maaperän nostovoimalla (GH), joka syntyy jäätyvän maan (jää) laajenemisesta ja sivuttaisliimausvoimista (BS) jotka työntävät tuet ulos.

Maaperän kuumenemisvoima matalissa lämpötiloissa voi merkittävästi ylittää rakennuksen painon, ja sitten perustustuki työnnetään väistämättä ulos. Tämä on hyvin havaittavissa alkukeväällä, jolloin pintakerros sulaa kokonaan ja lämpenee hyvin. Lämpimällä säällä tuki putoaa, mutta ei paljon, koska sen alla oleva tila on täynnä vettä ja tulvan maaperää. Jonkin ajan kuluttua tällainen tuki siirtyy, ja rakennus väistämättä vääntyy.

Tällaisen ei-toivotun ilmiön välttämiseksi perustukseen ja seiniin asennetaan hyvin usein metallivahvikkeita ja rakennetaan myös vahvistushihnat (kuva 5). Tai perustuksen pohja tehdään laajennettuna tukialustan ankkurin muodossa (kuva 6). Näissä tapauksissa seinien ja perustuksen jäykkyys kasvaa, ja siten koko rakenteen kestävyys maaperän turvotuksesta tuleville kuormille kasvaa voimakkaasti.

Jatkuu