Записки строителя 47: Сэкономили⁠⁠

Это прям тема для диссертации или отдельного поста. Я копирну свой комментарий с другого ресурса. Там могут встретится обращение к оппоненту, но лень чистить. Просто держите в уме, что это для другого человека предназначалось.

Сейчас будет много писанины:

Давайте по порядку. Есть вопрос: зачем закопали 20 тонн под деревянный дом и зачем плита, если там лента. Это 2 разных вопроса, но одно вытекает из другого. Во-первых: давайте поймем, как вообще ведутся расчеты строительных конструкций в общем виде. Если сильно обобщить, то основной метод - это метод последовательных итераций. То есть: есть кое-какие изначальные предпосылки о средних (приблизительных) характеристиках конструкции. К примеру: высота балки - это 1/8-1/12 от пролета. Толщина монолитной плиты перекрытия - это 1-32 пролета и т.д. Все эти изначальные (стартовые) данные есть в СП и справочниках. Для чего они? Для первой итерации (первого приблизительного расчета) ибо надо задаться хоть чем-то. Расчет направлен на то, что ПРОВЕРИТЬ эти первые прикидки. Определить степень запаса прочности или наоборот. Вторым и последующим расчетом вы увеличиваем или уменьшаем сечения, меняем саму расчетную схему, если требуется. И повторяем это до тех пор, пока нас не устроит результат. А теперь о главном. Какой результат нас устроит и как это понять. А для этого у нас есть нормы. Результатов у нас ТРИ. Это предельные усилия, предельные деформации (осадки, если вопрос про фундамент) и предельная разница осадок (величина этой разницы тоже вполне явно прописана в СП). Теперь о конкретике. Что мы находим, когда прикладываем нагрузку на обрез фундамента по грунту? Этим мы находим величину опорной площади фундамента в ПЕРВОМ приближении. То есть это первая прикидка (часто она же и последняя) для того, чтобы только НАЧАТЬ расчет фундамента. А как же сам фундамент? Где его расчет? Его высоты, ширины, армирования (если оно требуется). А его нет. Оно часто берется на глаз и "как деды строили, я 100 раз так делал, кидай 12-ю три стержня и т.п."

Как надо. (Вообще, именно по этой причине я не делаю обучающие ролики и посты, ибо методов много и вывалить их на самостройщика - издевательство, он на третьей минуте бросит это дело и пойдет искать где попроще). После прикидки конструкций мы должны собрать нагрузки на верх фундамента. Какие есть нюансы. Нюансы есть в неравномерном распределении этих нагрузок. Например, стены из газобетона дают более менее равномерное распределение по своей длине, стены из бревна или бруса - основные нагрузки дают в местах пересечений. Это связано с тем, что стена из бруса - это не стена в классическом понимании, а балка-стенка (для простого понимания: стена сложенная из балок). Она во многом самонесущая. То есть если мы тот же самый дом поставим на столбы под пересечениями стен, брус/бревно вполне понесет сам себя и распределит нагрузки на опоры. Газобетон нет. На этом этапе уже можно понять, чем может отличатся фундамент просто из-за разных материалов, и вообще не зависимо от их массы.

Как это нужно учесть в расчете. В идеале, вы должны освоить МКЭ (метод конечных элементов). С помощью этого метода считают такие программы, как Lira, SCAD и т.п. Там все довольно просто. Нужно собрать все здание полностью, как модель и программа сама покажет, как и куда распределяются нагрузки. Учить этому- опять же мартышкин труд, хотя та же Лира уже выложила бесплатную программу для некомерческого использования и кучу роликов что куда. Сиди да учись, казалось бы. Но ради одного дома в жизни, мало кто это делает. И, наверное, это оправдано.

Если лень осваивать софт (а это достаточно опасно, потому что результаты нужно еще уметь читать.), то можно пойти путем сбора нагрузок на каждую стену отдельно. Не прикинуть массу всего дома и разделить на длину всего фундамента, а считать отдельно для каждой наружней и внутренней стены. Да это долго и нудно, но правильно.

И вот только после этого мы прикладываем нагрузку к фундаменту и делаем его расчет. Расчет можно проводить ТОЛЬКО на совместную работу фундамента и грунта. Для МЗЛФ - это балка на упругом основании. Методику расчета я расписывать не буду, она есть в СП и опять же можно освоить софт, важно, что мы должны получить.

1. Силу реакции на грунт (тонн на квадратный метр (кг/см2) под подошвой), который нужно сравнить с расчетной несущей способностью грунта. Для первого приближения ее можно взять у того же Сажина. А вообще она есть в отчете геологов.

2. Осадки фундамента (для этого мы должны замоделировать грунт по результатам ИГИ и задать ему характеристики из отчета)

3. Разность этих осадок. То есть взять какие-то контрольные точки (например через метр) и "пробежаться" по всей ленте, посмотреть не превышает ли эта разница допустимую. Для газобетона эта разница 2мм на метр. То есть, если прогнозируемая осадка больше, то стена даст трещину. У кирпича эта величина больше, у дерева еще больше. Отсюда опять вам разница фундаментов конкретно под газобетон, дерево, кирпич и т.д. Он должен быть намного жестче, чем для других. Если деформации не проходят, то менять жесткость сечения и идти на второй круг.

Жесткость - это не философский вопрос, а конкретная величина и равная она модулю упругости кладки (берется в таблице) умноженная на момент инерции сечения (для прямоугольнка он равен BxH^3/12 (ширина умноженная на высоту в кубе и разделенная на 12)). Можно заметить, что выгоднее всего увеличивать высоту. Чем "хрупче" материал, тем жестче (выше) под него должен быть фундамент при одинаковой ширине. Это на размышление о заявлении менеджеров на экономии фундамента под "легкий" газобетон и "более прочной" плите против ленты, основанной только на площади опоры. Ну не может человек сходу понять, что монолитная плита БОЛЕЕ ГИБКАЯ, чем лента и трещит на ней хрупкий материал стен только в путь.

Вывод:

1. Расчет фундамента (а не только опорной его части) - это отдельный расчет зависящий от материала стен (хрупкости). И чем хрупче материал, тем жестче (меньше прогибов) должен быть фундамент. Фундамент должен быть более ВЫСОКИМ из-за момента инерции. Лента тут лучше, чем плита. Плита с высокими ребрами (не УШП), более жесткая и прочная, чем лента.

2. Фундамент можно посчитать ТОЛЬКО совместно с грунтом. Геологические изыскания для этого обязательны. Другого способа получить несущие способности грунта нет. Никакие таблицы Сажина в этом не помогут и не должны помогать.

3. Чем "прочнее" материал кладки на изгиб - тем экономичнее можно выполнить фундамент. Под дерево - самый простой.

4. Коэффициенты запаса избыточны, если понимать, как их получили, и что в них заложено. Но это вообще отдельный вопрос с углублением в теорию вероятностей.

Для себя я вывел тип фундамента, когда заказчик упорно не хочет делать геологию. Он имеет форму П. То есть плита в высокими ребрами вниз. Если оно и деформируется, то только как Пизанская башня. Вся на бок сразу. Дом не треснет.
Как-то так.