Поставив перед собой задачу строительства загородного дома своими руками, индивидуальный застройщик должен быть готов к самостоятельному решению огромного количества проблем. Определившись с проектом дома, следует уделить повышенное внимание «нулевому циклу» — возведению фундамента. Но перед тем как заказывать все необходимые строительные материалы, необходимо провести тщательный расчет фундамента. В этой статье мы приводим пример расчета фундамента именно в той последовательности, которой рекомендуется придерживаться.

Работа с грунтом

Предположим, что вы стали счастливым обладателем десяти соток за городом. Участок, что называется, пустой, лишь кое-где растут деревья и кустарники. Прежде чем определиться с местом будущей стройплощадки необходимо провести оценку грунта. Для этого в разных местах участка выкапываем ямы на глубину около 2 метров. Если срезы грунта одинаковы, то вам повезло – пласты грунта залегают равномерно. Если нет, то придется выбирать меньшую из зол – делать ставку на наиболее благоприятный вариант. Идеальный случай: у вас много соседей, которые уже давно построили свои дома – тогда и расчет фундамента существенно упрощается. У них можно проконсультироваться по поводу грунта, типу основания и его «поведении», и даже спросить документацию по геологическому исследованию грунтов, если перед строительством проводилась экспертная оценка.

УГВ

Уровень грунтовых вод (УГВ) – важный показатель грунта участка, на котором планируется строительство дома. Является ничем иным, как расстоянием от поверхности земли до первого водоносного слоя. Именно он определяет, какой будет глубина заложения фундамента . УГВ меняется сезонно: зимой он минимальный, весной, когда почва впитывает огромный объем влаги, он достигает своей максимальной отметки. В нашем примере расчета фундамента мы рекомендуем проводить измерение УГВ именно весной , ведь так или иначе, основание дома будет подвержено воздействию грунтовых вод, и лучше проводить расчеты, ориентируясь на критические показатели. Считается, что если поверхностные воды залегают на глубине от 2 метров и больше, то это нормальный для строительства дома УГВ (низкий). Если вода покажется уже в вырытой для исследования грунта яме, то это будет значить, что уровень грунтовых вод высокий, исходя из чего, при возведении фундамента придется делать ставку на определенные типы оснований. Например, оказалось, что УГВ составляет всего 1 м. В этом случае в зависимости от нагрузки на грунтовое основание, отдают предпочтение либо плитному фундаменту , либо мелкозаглубленному ленточном у, ведь чем выше залегают грунтовые воды, тем меньше у грунта показатель несущей способности.

Пучинистость грунта

Поверхностные слои грунта представляют собой плодородный слой. Он особой роли не играет – при возведении фундамента просто срезается по всей площади стройплощадки. А вот все, что залегает глубже, нуждается в оценке. Там может быть слой глины, суглинка, супеси, а если повезет, то крупного песка или и вовсе скальные породы. Очевидно, что каждый тип грунта характеризуется своей несущей способностью и сопротивлением внешней нагрузки (расчетным сопротивлением грунта, R). О том, как оценить характер грунта, мы писали в этой статье . Вы сможете определиться с грунтовым основанием стройплощадки и сделать вывод о пучинистости грунта. Пучинистость – не что иное, как способность влажного грунта расширяться вследствие замерзания воды зимой. Данный показатель зависит от УГВ и типа почвы, и во многом определяет выбор фундамента для дома.

ГПГ

ГПГ или глубина промерзания грунта – показатель, который характеризует воздействие пучинистых явлений на толщу грунта. Бояться его стоит, если грунт пучинистый, а УГВ высокий. Меры «борьбы» с пучинистыми явлениями:

• утепление грунтового основания по периметру здания – тем самым мы уменьшаем ГПГ и нивелируем пучинистые явления;
• устройство дренажной системы, благодаря которой грунтовое основание под фундаментом остается сухим и не подверженным расширению вследствие замерзания воды

Резюмируя вышесказанное

Пучинистость грунта, ГПГ, УГВ – все эти показатели нужно рассматривать в одном комплексе, т.к. они взаимосвязаны. Так, высокий УГВ может быть причиной чрезмерной пучинистости грунтового основания ввиду большой ГПГ. Если приводить пример расчета фундамента для стройплощадки с идеальными показателями: малой глубиной промерзания грунта, низким уровнем грунтовых вод, непучинистым основанием – можно выбирать любой тип фундамента. Но в большинстве случаев ситуация обратная, тогда застройщик:
— либо делает ставку на «плавающие» фундаменты, к которым относятся плитные или мелкозаглубленные ленточные;
— либо устраняет недостатки участка за счет замены части пучинистого основания, утепления грунта под подошвой фундамента, дренирования подфундаментной площадки

Рельеф участка

Далеко не всем может повезти с приобретением идеально ровного участка. Как известно, рельеф оказывает одно из решающих значений при выборе конкретного типа фундамента. Так, наличие на стройплощадке значительного уклона может стать причиной столь же внушительных вложений на ее выравнивание и последующего устройства ленточного или плитного фундамента. Другой вариант – оставить все как есть, но сделать ставку на столбчатый или свайный фундамент . Ниже мы приведем примеры расчетов и таких фундаментов тоже.

Расчет требуемой площади подошвы фундамента

Выбор типа фундамента

В зависимости от того, каким оказались значения расчетной площади подошвы фундамента (с привязкой к рельефу местности), выбирают конкретный тип основания для дома. Для приведенного выше примера расчета лучше всего подойдет заглубленный ленточный фундамент. Если же приходится строить дом чуть ли не на болоте, то надежнее заливать плиту. В целом же, выбор есть между такими основаниями, как:

• ленточный;
• плитный;
• МЗЛФ;
• столбчатый;
• столбчато-ленточный;
• свайный;
• свайно-ростверковый

Расчет параметров основания

Исходя из полученного значения площади подошвы фундамента и распределения нагрузок, рассчитывают площадь отдельных его конструкций. Так, на примере вышеописанного расчета (минимальная площадь подошвы 7,2 м2 под дом 6×9 м) можно заложить ленту шириной 0,4 м. Тогда полученная площадь фундамента составит: 9×0,4×2+(6-0,8)×0,4×3=7,2+6,72=13,44 м2
Этого с избытком хватит для строительства дома, ведь площадь фундамента превышает расчетное значение почти в 2 раза!
Можно пойти в другом направлении – установить буронабивные сваи с расширением внизу диаметром 0,5 м. В этом случае площадь подошвы каждой опоры составит: 3,14×0,5×0,5/4=0,2 м2
Таких свай потребуется 7,2/0,2=36 штук.

Расчет стройматериалов

На следующем этапе необходимо оценить объем строительных материалов, который потребуется для возведения основы дома: количество бетонной смеси, арматуры, опалубки – в отдельных случаях даже необходимо провести расчет кирпича на фундамент . Грамотный подход позволит избежать лишних транспортных расходов и существенно сэкономит время на возведение фундамента.

Арматура

Специфику расчета арматуры на фундамент мы описывали в соответствующей статье. Там же вы найдете подробное описание расчетов для разных типов железобетонных оснований. Для ленточного фундамента обычно используют каркас из двух поясов продольной арматуры по 2 прутка в каждом с шагом поперечной (горизонтальной и вертикальной) арматуры 0,3-0,5 м. В качестве примера расчета фундамента рассмотрим все то же основание дома 6×9 м с одной внутренней стеной, примем высоту ленты равной 1,5 м, ширину – 0,4 м.

Поперечное сечение ленты имеет площадь: 0,4×1,5=0,6 м2=6000 см2. Из них 0,001% должна занимать арматура, а это 6 см2. По таблице ниже определяем нужный диаметр прутков – 14 мм.
Количество метров такой арматуры примерно равно: (6×3+9×2)×4=144 м
Гладкой арматуры, которая, по сути, играет лишь роль связующего звена для продольных прутков, при шаге в 0,5 м потребуется: (36/0,5)×(0,4×2+1,5×2)=273,6 м, где (36/0,5)- количество соединений гладкой арматуры, (0,4×2+1,5×2) – периметр элемента прямоугольной формы, образованного гладкой арматурой.

Бетон

Неважно, планируете ли вы заказывать бетонную смесь на заводе-изготовителе, либо думаете над его самостоятельным приготовлением – прикинуть объем бетона просто необходимо! Сделать это очень легко, воспользовавшись простейшими математическими формулами и учитывая геометрию фундамента.

О том, как рассчитать объем бетонной смеси , мы говорили в одной из статей, но на всякий случай приведем пример расчета для нашего случая: дом 6×9 с одной внутренней стеной, ширина ленты – 0,4 м, высота – 1,5 м.
Объем нашего фундамента, он же – объем бетона, составит: (9×0,4×2+(6-0,8)×0,4×3)×1,5=20,16 м3 или 21 куб раствора.

То же самое касается ситуаций, в которых вы решили своими силами готовить бетон. В этом случае вам поможет информация по характеристикам бетонной смеси для фундамента , а также статья о том, как рассчитать количество цемента на бетон . В них просто и доступно описан порядок работ и представлены все необходимые вычисления.

Расчет опалубки для фундамента

Конечно, если вы собираетесь заливать бетон в трубы – использовать буронабивной свайный фундамент, то вопрос с опалубкой решится сам собой. А вот при возведении ленточного или плитного железобетонного фундамента без опалубки обойтись проблематично. Можно арендовать строительные комплекты опалубки, но это дорого, особенно при непонятных сроках строительства. Поэтому в ряде случаев приходится делать опалубку самостоятельно – из пиломатериалов. Причем делать нужно таким образом, чтобы доски после распалубки можно было использовать, например, для чернового пола или строительных лесов. Дешевле всего обойдется покупка обычных дюймовых досок, которые можно сбить в достаточно надежные щиты. В статье, посвященной расчетам опалубки на фундамент

Как только у владельца земельного участка появляется идея по застройке земли – чаще всего он начинает выбирать проект, рассчитывать площадь и количество материалов. Но до начала строительства важно знать, какой грунт будет нести Ваш фундамент. Существует множество разновидностей грунтов, которые классифицируют строители: скальные, крупнообломочные виды, глинистые, песчаные, плывуны и пр. И для каждого вида есть своя методика застройки.

Разновидность грунтов, подвергающаяся постоянной деформации при вариации погодных условий, способствующих смене агрегатных состояний грунтовых вод, называется пучинистыми грунтами. На такой земле очень сложно спроектировать будущее здание, так как ее особенности будут требовать от строителя дополнительных мер по укреплению фундамента и точности в расчётах. Пучинистости наиболее подвержены пылеватые грунты, в составе которых обычно присутствует глина, гравий, и галька. Менее склонны к этому процессу дисперсные грунты (со свободной влагой) и песчаные. Понятие степени пучинистости определяет меры борьбы с ней. О том, как противостоять процессу нежелательной деформации строений под воздействием вышеописанного явления мы и опишем в данной статье.

Что означает понятие «морозное пучение»?

Морозное пучение (а. frost heaving) - это процесс неравномерного поднятия почвы и разуплотнения в ней минеральных частиц (скелетной структуры земли) при изменении агрегатного состояния грунтовых вод. Влага, находящаяся в грунтах, расширяется при фазовом переходе и таким образом изнутри разрывает структуру почвы. Строить что-либо на такой земле не только не целесообразно экономически, но и опасно.

Сам процесс морозного пучения подразделяется на:

• Сезонное – происходит после оттаивания промерзших пластов земли после зимы;
• Многолетнее – происходит при наслоении мерзлых пород.

В первом случае, почвы покрываются так называемыми «пучинами» — буграми, толщиной в пару десятков сантиметров и шириной в диаметре около 1 метра. Иногда образуются и огромные участки бугров, до 10 метров в диаметре.

Во втором случае, многолетние наслоения уже становятся частью мезорельефа почвы и в какой-то степени не так опасны для фундамента, как частые деформации при сезонном пучении.

Степень пучения можно определить и по приближенной формуле:

Е = (H-h) /h,

E – степень пучинистости грунта;

h – средняя высота грунта до начала замораживания;

H — средняя высота грунта после вспучивания.

Если данная величина будет превышать значение 0,01 – значит пучинистость земли присутствует.

Но для начала строительства необходимо точно знать, к какой степени пучинистости относится Ваш участок.

Существует некая классификация различных видов земли по степеням подверженности пучения.

• Со средней пучинистостью. К этой группе относятся влажные грунты, в основном составе которых глина с высоким показателем природной влажности, суглинок, пылевые пески (при значительном превышении нормального уровня стояния грунтовых вод).

• Со слабой пучинистостью. В этой группе грунт с наполнением из пылеватых песков, суглинков и маловлажной глины.(при значительном превышении нормального уровня стояния грунтовых вод)

Если Вы решитесь закладывать фундамент на такой земле, но не уверены в своих знаниях — более точную классификацию может дать профессиональный строитель. Эта информация поможет в расчёте необходимых мер по проектированию строения с учетом пучения. Но в целом, если рассчитанный коэффициент не велик, то можно отталкиваться от степени влажности и уровня застоя грунтовых вод в период до начала зимы и весной.

Способы проектирования фундамента на пучинистых грунтах

1. С помощью дренажа

Но для получения желаемого эффекта, нужно делать глубинный дренаж. Процесс дренажа включает в себя несколько этапов: Данный метод борьбы с пучением основан на принципе: нет воды – нет проблем. Помимо того, что после дренажа Вы сможете без труда строить на пучинистом грунте, он даст еще и дополнительный бонус в виде защиты от сезонного затопления стен и пола грунтовыми водами. Особенно полезен этот метод на участках земли, расположенных над шахтными коммуникациями или на сильно наводненной почве.

Преимущества этого способа борьбы с пучинистостью грунтов заключаются в дополнительной защите дома от неприятных последствий водянистости почв, таких как:

• затопление подвалов и погребов;
• заплесневение помещения;
• отсыревание стен и пола.

2. Закладка фундамента ниже уровня промерзания

Если точно определить характер грунта и его физические свойства, то можно воспользоваться таким методом, как закладка фундамента ниже уровня промерзания. Обычно, такой метод в результате оказывается не самым эффективным и дорогостоящим, но если Вы планируете строить каменный дом, либо дом будет иметь очень прочный каркас, то подобные меры предотвратят прямое воздействие пучения на строение. Косвенное воздействие все равно останется, так как боковое трение пучинистого грунта о стены постройки может вызвать неудобства в виде смещения уровня стен, заклинивания дверей и окон и пр. Но если каркас будет рассчитан правильно, и сила воздействия деформирующихся пластов будет недостаточной для смещения стен, то эти явления возможно предотвратить.

3. Утепление

В случае, если Вы хотите строить деревянный дом — то здесь как раз подойдет утепление его основания, как способ борьбы с пучением грунтов. Вкратце, на этапе перед заливанием самого фундамента, в яму закладывают утепляющий материал, равный по толщине высоте пласта промерзания грунта. Как рассчитать параметры утеплителя, можно узнать из справочных материалов, либо воспользоваться советом профессионала. Когда фундамент уложен и забетонирован, он изолируется от воды, после чего тоже утепляется.

4. Замена грунта

Последний и самый дорогостоящий метод – замена типа грунта на участке. По самому названию уже понятен сам процесс реализации метода. Несмотря на радикальность, такой способ очень эффективен. В начале, выполняется первый этап второго метода – выкапывание пласта почвы, подверженной деформациям. Далее, раскопанный котлован засыпают материалом, который можно выбрать из справочных пособий по строительству, делая упор на самую низкую степень пучинистости. Чаще всего используется крупнозернистый речной или карьерный песок, главное, чтобы он имел высокий уровень фильтрации. После утрамбовки, Вы будете иметь готовую основу под заливку фундамента. Но в связи с дороговизной работ по раскапыванию и вывозу земли, данный способ не сильно пользуется популярностью.

В Рекомендациях изложены инженерно-мелиоративные, строительно-конструктивные и термохимические мероприятия по борьбе с вредным влиянием морозного пучения грунтов на фундаменты зданий и сооружений, а также даны основные требования к производству строительных работ по нулевому циклу.

Рекомендации предназначены для инженерно-технических работников проектных и строительных организаций, которые осуществляют проектирование и строительство фундаментов зданий и сооружений на пучинистых грунтах.

ПРЕДИСЛОВИЕ

Действие сил морозного пучения грунтов ежегодно наносит народному хозяйству большой материальный ущерб, заключающийся в снижении сроков службы зданий и сооружений, в ухудшении условий эксплуатации и в больших денежных затратах на ежегодный ремонт поврежденных зданий и сооружений, на исправление деформированных конструкций.

В целях снижения деформаций фундаментов и сил морозного выпучивания Научно-исследовательским институтом оснований и подземных сооружений Госстроя СССР на основании проведенных теоретических и экспериментальных исследований с учетом передового опыта строительства разработаны новые и усовершенствованы уже существующие в настоящее время мероприятия против деформации грунтов при их промерзании и оттаивании.

Обеспечение проектных условий прочности, устойчивости и эксплуатационной пригодности зданий и сооружений на пучинистых грунтах достигается применением в практике строительства инженерно-мелиоративных, строительно-конструктивных и термохимических мероприятий.

Инженерно-мелиоративные мероприятия являются коренными, поскольку они направлены на осушение грунтов в зоне нормативной глубины промерзания и на снижение степени увлажнения слоя грунта на глубине 2-3 м ниже глубины сезонного промерзания.

Строительно-конструктивные мероприятия против сил морозного выпучивания фундаментов направлены на приспособление конструкций фундаментов и частично надфундаментного строения к действующим силам морозного пучения грунтов и к их деформациям при промерзании и оттаивании (например, выбор типа фундаментов, глубины их заложения в грунт, жесткости конструкций, нагрузок на фундаменты, анкеровки их в грунтах ниже глубины промерзания и многие другие конструктивные приспособления).

Часть предлагаемых конструктивных мероприятий приведена в самых общих формулировках без надлежащей конкретизации, как, например, толщина слоя песча но-гравийной или щебеночной подушки под фундаментами при замене пучинистого грунта непучинистым, толщина слоя теплоизолирующих покрытий во время строительства и на период эксплуатации и др.; более детально даются рекомендации по размерам засыпки пазух непучинистым грунтом и по размерам теплоизоляционных подушек в зависимости от глубины промерзания грунтов по опыту строительства.

В помощь проектировщикам и строителям приводятся примеры расчетов конструктивных мероприятий и, кроме того, даны предложения по заанкериванию сборных фундаментов (монолитное соединение стойки с анкерной плитой, соединение на сварке и на болтах, а также замоноличивание сборных железобетонных ленточных фундаментов).

Рекомендуемые для строительства примеры расчетов по конструктивным мероприятиям составлены впервые, а поэтому они не могут претендовать на исчерпывающее и эффективное решение всех затронутых вопросов по борьбе с вредным влиянием морозного пучения грунтов.

Термохимические мероприятия предусматривают, главным образом, снижение сил морозного выпучивания и величин деформации фундаментов при промерзании грунтов. Это достигается применением рекомендуемых теплоизоляционных покрытий поверхности грунта вокруг фундаментов, теплоносителей для обогрева грунтов и химических реагентов, понижающих температуру смерзания грунта и сил сцепления мерзлого грунта с плоскостями фундаментов.

При назначении противопучинных мероприятий рекомендуется руководствоваться в первую очередь значимостью зданий и сооружений, особенностями технологических процессов, гидрогеологическими условиями стройплощадки и климатическими характеристиками данного района. При проектировании предпочтение должно отдаваться таким мероприятиям, которые исключают возможность деформации зданий и сооружений силами морозного выпучивания как в период строительства, так и за весь срок эксплуатации. Рекомендации составлены доктором технических наук М. Ф. Киселевым.

Все предложения и замечания просьба присылать в НИИ оснований и подземных сооружений Госстроя СССР по адресу: Москва, Ж-389, 2-я Институтская ул., дом. 6.

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.2. Рекомендации разработаны в соответствии с основными положениями глав СНиП II -Б.1-62 «Основания зданий и сооружений. Нормы проектирования», СНиП II -Б.6-66 «Основания и фундаменты зданий и сооружений на вечномерзлых грунтах. Нормы проектирования», СНиП II -А.10-62 «Строительные конструкции и основания. Основные положения проектирования» и СН 353-66 «Указания по проектированию населенных мест, предприятий, зданий и сооружений в северной строительно-климатической зоне» и могут быть использованы для инженерно-геологических и гидрогеологических изысканий, выполняемых в соответствии с общими требованиями по исследованию грунтов для строительных целей. Материалы инженерно-геологических изысканий должны удовлетворять требованиям настоящих Рекомендаций.

1.3. Пучинистыми (морозоопасными) грунтами называются такие грунты, которые при промерзании обладают свойством увеличиваться в объеме. Изменение объема грунта обнаруживается в поднятии при промерзании и опускании при оттаивании дневной поверхности грунта, в результате чего наносятся повреждения основаниям и фундаментам зданий и сооружений.

К пучинистым грунтам относятся пески мелкие и пылеватые, супеси, суглинки и глины, а также крупнообломочные грунты с содержанием в виде заполнителя частиц размером менее 0,1 мм в количестве более 30% по весу, промерзающие в условиях увлажнения. К непучинистым (неморозоопасным) грунтам относятся скальные, крупнообломочные с содержанием частиц грунта диаметром менее 0,1 мм, менее 30% по весу, Пески гравелистые, крупные и средней крупности.

Таблица 1

Подразделение грунтов по степени морозной пучинистости

Примечания : 1. Наименование грунта по степени пучинистости принимается при удовлетворении одного из двух показателей В или Z .

2. Консистенция глинистых грунтов В определяется по влажности грунта в слое сезонного промерзания как средневзвешенное значение. Влажность грунта первого слоя на глубину от 0 до 0,5 м в расчет не принимается.

3. Величина Z , превышающая расчетную глубину промерзания грунта в м, т.е. разность между глубиной залегания уровня грунтовых вод и расчетной глубиной промерзания грунта, определяется по формуле:

где Н 0 - расстояние от планировочной отметки до залегания уровня грунтовых вод в м;

H - расчетная глубина промерзания грунта в ж по главе СНиП II -Б.1-62.

1.4. В зависимости от гранулометрического состава, природной влажности, глубины промерзания грунтов и уровня стояния грунтовых вод грунты, склонные к деформациям при промерзании, по степени морозного пучения по подразделяются на: сильнопучинистые, среднепучинистые, слабопучинистые и условнонепучинистые.

g н 1 -

нормативная нагрузка от веса части фундамента, расположенной выше расчетного сечения, в кг.

4.15. Удерживающая сила анкера определяется расчетом по формуле (6) на момент проявления силы выпучивания

4.16. При возведении зданий в зимнее время в случае неизбежного промерзания грунтов под фундаментами (для недопущения аварийного состояния зданий и принятия надлежащих мер по ликвидации возможных недопустимых деформаций конструктивных элементов зданий на сильнопучинистых грунтах) рекомендуется проверка фундаментов по условию их устойчивости на действие касательных и нормальных сил морозного выпучивания по формуле

Допустимую величину промерзания грунта под подошвой фундамента можно определить по формуле

4.17. Фундаменты под стены легких каменных зданий и сооружений на сильнопучинистых грунтах должны быть монолитными с анкерами по расчету на действие касательных сил пучения. Сборные блоки и фундаментные башмаки необходимо замоноличивать согласно настоящим Рекомендациям, по II .

4.18. При строительстве малоэтажных зданий на сильнопучинистых грунтах рекомендуется проектировать крыльца на сплошной железобетонной плите по гравийно-песчаной подушке толщиной 30-50 см (верх плиты должен быть ниже пола в тамбуре на 10 см с зазором между крыльцом и зданием 2-3 см). Для капитальных каменных зданий следует предусматривать устройство крылец на сборных железобетонных консолях с зазором между поверхностью грунта и низом консоли не менее 20 см; при столбчатых или свайных фундаментах следует предусматривать промежуточные опоры, с тем чтобы расположение столбов или свай под наружные стены совпадало с местом установки консолей для крылец.

4.19. Рекомендуется отдавать предпочтение таким конструкциям фундаментов, которые позволяют механизировать процесс производства фундаментных работ и сократить объем земляных работ по рытью котлованов, а также транспортировку, обратную засыпку и трамбовку грунта. На сильнопучинистых и среднепучинистых грунтах этому условию удовлетворяют столбчатые, свайные и анкерные свайные фундаменты, при устройстве которых не требуется производить больших объемов земляных работ.

4.20. При наличии местных дешевых строительных материалов (песок, гравий, щебень, балласт и др.) или непучинистых грунтов вблизи строительной площадки целесообразно устройство под зданиями или сооружениями сплошных подсыпок толщиной на 2 / 3 нормативной глубины промерзания или засыпок пазух с наружной стороны фундаментов из непучинистых материалов или грунтов (щебень, гравий, галька, пески крупные и средние; а также шлаки, горелые породы и другие горнопромышленные отходы). Засыпка пазух при условии отвода воды из них и без отвода ее выполняется согласно п. 5.10 настоящих Рекомендаций.

Осушение дренирующих засыпок в пазухах и подушек под фундаментами при наличии водопоглощающих грунтов ниже пучинистого слоя должно осуществляться путем сброса воды через дренирующие скважины или воронки (см. I , ). При проектировании фундаментов на подсыпках следует руководствоваться «Указаниями по проектированию и устройству фундаментов и подвалов зданий и сооружений в глинистых грунтах по методу дренирующих прослоек».

4.21. При строительстве зданий и сооружений на пучинистых грунтах из сборных конструкций пазухи необходимо засыпать с тщательным уплотнением грунта немедленно после укладки цокольного перекрытия; в остальных случаях пазухи должны засыпаться с утрамбовкой грунта по мере возведения кладки или монтажа фундаментов.

4.22. Проектирование заглубления фундаментов в пучинистых грунтах на расчетную глубину промерзания грунтов с учетом теплового влияния зданий и сооружений принимается по главе СНиП II -Б.1-62 в тех случаях, когда они не будут перезимовывать без предохранения грунтов от промерзания в период строительства и после его окончания до ввода здания в постоянную эксплуатацию с нормальным отоплением или когда они не будут находиться в длительной консервации.

4.23. При проектировании на пучинистых грунтах фундаментов промышленных зданий, строительство которых длится в течение двух-трех лет (например, теплоэлектростанции), в проектах следует предусматривать мероприятия по предохранению грунтов основании от увлажнения и промерзания.

4.24. При строительстве малоэтажных зданий следует предусматривать декоративные цокольные обшивки с засыпкой пространства между цоколем и заборной стенкой малотеплопроводными и невлагоемкими материалами (опилками, шлаком, гравием, сухим песком и различными отходами горной промышленности).

4.25. Замену пучинистого грунта непучинистым у фундаментов отапливаемых зданий и сооружений рекомендуется производить только с наружной стороны фундаментов. Для неотапливаемых зданий и сооружений замену пучинистого грунта непучинистым рекомендуется производить с обеих сторон фундаментов под наружные стены и также с обеих сторон фундаментов под внутренние несущие стены.

Ширина пазухи для засыпки непучинистым грунтом определяется в зависимости от глубины промерзания грунтов и от гидрогеологических условий грунтов оснований.

При условии отвода воды из засыпок пазух и при глубине промерзания грунтов до 1 м ширина пазухи для засыпки непучинистого грунта (песка, гравия, гальки, щебня) достаточна в 0,2 м. С заглублением фундаментов от 1 до 1,5 м минимально допустимая ширина пазухи для засыпки непучинистого грунта должна быть не менее 0,3 м, и при глубине промерзания грунтов от 1,5 до 2,5 м пазуху желательно засыпать на ширину не менее 0,5 м. Глубина засыпки пазух в данном случае принимается не менее 3 / 4 глубины заложения фундамента, считая от планировочной отметки.

При невозможности отвода воды из непучинистого грунта засыпку пазух ориентировочно можно рекомендовать на ширину, равную на уровне подошвы фундамента 0,25-0,5 м и на уровне дневной поверхности грунта - не менее расчетной глубины промерзания грунтов с. обязательным перекрытием непучинистого материала засыпки отмосткой с асфальтовым покрытием в соответствии с .

4.26. Устройство шлаковых подушек по периметру зданий с наружной стороны фундаментов надлежит применять для жилых и промышленных отапливаемых зданий и сооружений. Шлаковая подушка укладывается толщиной слоя от 0,2 до 0,4 м и шириной от 1 до 2 м в зависимости от глубины промерзания грунтов и прикрывается отмосткой, как показано на .

При глубине промерзания 1 м - толщина 0,2 м и ширина 1 м; при глубине промерзания 1,5 м - толщина 0,3 м и ширина 1,5 м и при глубине промерзания 2 м и более - толщина слоя шлаковой подушки 0,4 м и ширина 2 м.

При отсутствии гранулированного шлака рекомендуется при соответствующем технико-экономическом обосновании применять керамзит с теми же размерами толщины и ширины подушки, что и для шлаковых подушек.

5. ТЕРМОХИМИЧЕСКИЕ МЕРОПРИЯТИЯ

5.1. В целях снижения сил выпучивания на период строительства рекомендуется применять послойно через 10 см засоление грунта засыпки вокруг фундаментов технической поваренной солью из расчета 25-30 кг на 1 м 3 суглинистого грунта. После рассыпки соли на слой грунта 10 см высотой и 40-50 см по ширине пазухи производится перемешивание грунта с солью и тщательное трамбование, затем укладка следующего слоя грунта с засолением и трамбованием. Грунт засыпки пазухи засоляется начиная от подошвы фундамента и не доходя 0,5 м до планировочной отметки.

Применение засоления грунта допускается в том случае, если оно не повлияет на снижение прочности материалов фундаментов или других подземных сооружений.

5.2. Для уменьшения величины сил смерзания между грунтом и материалом фундамента на период строительства рекомендуется смазать выровненные боковые поверхности фундамента непрочно-смерзающимися материалами, например битумной мастикой (приготовленной из золы-уноса ТЭЦ - четыре части, битума марки III - три части и солярового масла - одна часть по объему).

Обмазка фундамента должна производиться от его подошвы до планировочной отметки в два слоя: первый - тонкий с тщательной притиркой, второй - толщиной 8-10 мм.

5.3. В целях снижения касательных сил морозного пучения грунтов при устройстве малонагруженных свайных фундаментов под специальное технологическое оборудование на сильнопучинистых грунтах может быть применено покрытие поверхности свай в зоне сезонного промерзания грунтов полимерной пленкой. Экспериментальная проверка в полевых условиях показала эффект снижения касательных сил морозного пучения грунтов от применения полимедных пленок от 2,5 до 8 раз. Состав высокомолекулярных соединений и технология приготовления и нанесения пленок на плоскости железобетонных фундаментов изложены в «Рекомендациях по применению высокомолекулярных соединений в борьбе с морозным выпучиванием фундаментов».

5.4. Столбчатые фундаменты до полной их нагрузки в период строительства надлежит обёртывать бризолом или рубероидом в два слоя на 2 / 3 от нормативной глубины померзания грунтов, считая от планировочной отметки, при том условии, если нагрузка на фундамент меньше сил морозного выпучивания.

5.5. На время строительства вокруг фундаментов зданий и сооружений следует устраивать временные теплоизоляционные покрытия из опилок, снега, шлака и других материалов в соответствии с указаниями по предохранению грунтов и грунтовых оснований от промерзания.

5.6. Во избежание промораживания грунтов под подошвой фундаментов внутренних стен и колонн в технических подпольях и цокольных этажах недостроенных или построенных, но перезимовывающих без отопления зданий следует организовать в зимние месяцы временное отопление этих помещений, чтобы не допустить повреждения конструктивных элементов зданий (в практике применяются калориферы, электронагреватели, металлические печи и др.).

5.7. При строительстве в зимнее время в отдельных случаях надлежит предусматривать электропрогрев грунтов путем периодического пропускания (в зимние месяцы) электрического тока по специально уложенной под фундаментами 3-мм стальной проволоке; контроль за обогревом грунта под фундаментами должен осуществляться при этом по данным замеров его температуры ртутными термометрами или по данным наблюдений за промерзанием грунта около фундаментов по мерзлотомеру Данилина.

5.8. Промышленные здания или сооружений, для которых по технологическим соображениям нельзя допускать деформации вследствие промерзания грунтов вокруг фундаментов и ниже их подошвы (фундаменты под установки для получения жидкого кислорода, под холодильные машины, под автоматические и другие установки, в холодных неотапливаемых цехах и под специальные установки и оборудование), должны быть надежно ограждены от деформаций морозного пучения грунтов.

В этих целях рекомендуется применять периодически (с ноября по март, а для северных и северо-восточных районов с октября по апрель) обогрев грунта вокруг фундаментов пропусканием горячей воды по трубопроводу от центральной отопительной системы или от сточных отработанных промышленных горячих вод. Для этого можно также использовать водяной пар.

Покрытый битумной эмалью стальной трубопровод сечением не менее 37 мм должен укладываться непосредственно в грунт на глубину 20-60 см ниже планировочной отметки и на 30 см в сторону от фундамента с наружной стороны с уклоном для слива воды. Там, где позволяют условия производства, над трубопроводом по поверхности земли рекомендуется уложить растительный грунт слоем 10-15 см с уклоном в сторону от фундамента. По поверхности растительного слоя в целях теплоизоляции полезно сделать посев дернообразующих многолетних травосмесей.

5.9. Подготовку почвенного слоя, посев дернообразующих трав и посадку кустарниковых растений следует производить, как правило, в весеннее время, без нарушения принятой по проекту планировки площадок.

5.10. В качестве задернителей рекомендуется применять травосмесь, состоящую из семян пырея, полевицы, овсяницы, мятлика, тимофеевки и других дернообразующих травянистых растений. Желательно использовать семена трав местной флоры применительно к природно-климатическим условиям местности. В засушливые летние месяцы задерненные и засаженные декоративными кустарниками участки рекомендуется периодически поливать.

6. ОСОБЕННОСТИ ТРЕБОВАНИЙ К ПРОИЗВОДСТВУ РАБОТ ПО НУЛЕВОМУ ЦИКЛУ

6.1. Применение способа гидромеханизации для проходки котлованов под здания и сооружения на строительных площадках с пучинистыми грунтами, как правило, не допускается.

Рефулирование пучинистых грунтов в период строительства на застраиваемых площадках может быть допущено только в том случае, если намывные грунты будут залегать не ближе 3 м от фундаментов наружных стен.

6.2. При устройстве фундаментов в пучинистых грунтах необходимо стремиться к уменьшению ширины котлованов и немедленному заполнению пазухи тем же грунтом с тщательным уплотнением. При засыпке пазух необходимо обеспечить поверхностный сток воды вокруг здания, не дожидаясь окончательной планировки и укладки почвенного слоя для задернения или асфальтовой отмостки.

6.3. Отрытые котлованы и траншеи не следует оставлять на длительное время до установки в них фундаментов. Появляющиеся в котлованах и траншеях грунтовые или атмосферные воды должны немедленно отводиться или откачиваться.

Водонасыщенный слой грунта от скопления поверхностных вод должен быть заменен непучинистым грунтом или уплотнен с втрамбовыванием в него щебня или гравия на глубину не менее 1 / 3 слоя разжиженного грунта.

6.4. При разработке в зимнее время котлованов под фундаменты и траншеи для подземных коммуникаций вблизи фундаментов на пучинистых грунтах применение искусственного оттаивания водяным паром не допускается.

6.5. Засыпка пазух должна производиться послойно (по возможности тем же талым грунтом) с тщательным трамбованием. Засыпку пазух котлованов бульдозером без уплотнения пучинистых грунтов не следует допускать.

6.6. Фундаменты, установленные в летнее время и оставленные на зиму ненагруженными, должны быть покрыты теплоизоляционными материалами.

Бетонные плиты толщиной более 0,3 м на сильнопучинистых грунтах должны быть укрыты при глубине промерзания грунтов более 1,5 м минераловатными плитами в один слой или керамзитом с объемным весом 500 кг/м 3 с коэффициентом теплопроводности 0,18, толщиной слоя 15-20 см.

6.7. Линии временного водоснабжения допускается прокладывать только по поверхности. В период строительства необходимо обеспечить строгий контроль за состоянием сетей временного водоснабжения. При обнаружении утечки воды из труб временного водоснабжения в грунт необходимо принять экстренные меры по ликвидации увлажнения грунта вблизи фундаментов.

ПРИЛОЖЕНИЕ I
Примеры расчета фундаментов зданий и сооружений на устойчивость при промерзании сильнопучинистых грунтов

Для примеров расчета устойчивости фундаментов приняты следующие грунтовые условия площадки строительства:

1) растительный слой 0,25 м;

2) суглинок желто-коричневый от 0,25 до 4,8 м; объемный вес грунта колеблется от 1,8 до 2,1; природная влажность колеблется от 22 до 27%, влажность на границе текучести 30%; на границе раскатывания 18%; число пластичности 12; уровень грунтовых вод на глубине 2-2,5 м от дневной поверхности. Суглинок мягкопластичной консистенции по природной влажности и условиям увлажнения относится к сильнопучинистому.

В данных грунтовых условиях даются примеры расчета фундаментов на устойчивость при воздействии касательных сил морозного пучения для следующих конструктивных видов железобетонных фундаментов: пример 1 - монолитный железобетонный столбчатый фундамент с анкерной плитой; пример 2 - железобетонный свайный фундамент; пример 3 - сборный железобетонный столбчатый фундамент с односторонней анкеровкой, ленточный и сборный железобетонный фундамент; пример 4 - замена пучинистого грунта в пазухе непучинистым и пример 5 - расчет теплоизоляционной подушки у фундаментов. В остальных примерах характеристика грунтовых условий приводится для каждого в отдельности.

Пример 1 . Требуется рассчитать монолитный железобетонный столбчатый фундамент с анкерной плитой на устойчивость при воздействии сил морозного выпучивания ().

H 1 =3 м; h =2 м (глубина промерзания грунта); h 1 = 1 м (толщина талого прослойка); N н =15 т; g н = 5 т; γ 0 =2 т/м 3 ; F a =0,75 м 2 ; b =1 м; с =0,5 м (ширина стойки); h 2 =0,5 м (толщина анкерной плиты); u =2 м; τ н =1 кг/см 2 =10 т/м 2 ; km =0,9; n =1,1; n 1 =0,9; F = 4 м 2 .

Находим значение удерживающей силы анкера по формуле ().

Подставляя в формулу () нормативные значения различных величин, получим:

0,9·9,0+0,9(15+5)<1,1·10·4; 26,1<44.

Как видим, условие устойчивости фундамента при пучении грунтов не соблюдается, поэтому необходимо применить противопучинные мероприятия.

Пример 2 . Требуется рассчитать железобетонный свайный фундамент (свая с квадратным сечением 30X30 см) на устойчивость при воздействии на него сил морозного выпучивания ().

Исходные данные для расчета следующие: H 1 =6 м; h = 1,4 м; g н =1,3 т; Q н =11,04 т; u =1,2 м; с =0,3 м; τ н =1 кг/см 2 =10 г/м 2 ; N н =10 т; km = 0,9; n =1,1; n 1 =0,9.

Проверяем устойчивость свайного фундамента на морозное выпучивание по формуле () получим:

0,9·11,04+0,9(10+1,3)>1,1·10·1,68; 20,01>18,48.

Проверка показала, что при воздействии сил морозного выпучивания условие устойчивости фундамента соблюдается.

Значение удерживающей силы анкера Р н а находим по формуле ()

Подставляя значения величин в формулу (), получим:

0,9·21,9+0,9(25+13,3)>1,1·10·4,08; 54,18>44,88.

Исходные данные следующие; грунты те же, что и в примере 1; расчетная глубина промерзания грунтов и глубина заложения фундаментов 1,6 м; ширина пазухи, засыпанной гравием со щебнем, равна 1,6 м; ширина асфальтовой отмостки 1,8 м, ширина траншеи внизу, считая от стойки, принимается равной 0,6 м.

Объем непучинистого грунта получается из произведения площади сечения засыпки на величину периметра здания или сооружения.

Для расчета устойчивости фундамента на действие касательных и нормальных сил морозного пучения приняты следующие грунтовые и гидрогеологические условия:

По составу, природной влажности и условиям увлажнения данный грунт относится к среднепучинистому.

Исходные данные для расчета следующие: Н = 1,6 м; h 1 =1 м; h 2 =0,3 м; h =0,3 м; с =0,4 м; с 1 =2 м; F = 3,2 м; f =4 м; N н =110 т; g н = 11,5 т; R = 0,06 кг/см 3 =60 т/м 3 ; τ н =0,8 кг/см 2 =8 т/м 2 ; n 1 =0,9; n =1,1.

Устойчивость фундамента на морозное выпучивание проверяем по формуле ().

Подставляя в формулу значения величин, получим:

0,9(110+11,5)>1,1·8·4+4·0,3·60; 109,4>107,2.

Проверка показала, что условие устойчивости соблюдается при промерзании грунта ниже подошвы фундамента на 30 см.

Пример 8. Требуется рассчитать монолитный железобетонный фундамент под колонну на устойчивость при действии нормальных сил и касательных сил морозного пучения ().

Подставляя в формулу нормативные значения величин получим:

0,9(40+3)<1,1·10·3+1·0,3·60; 38,7<51.

Проверка показала, что условие устойчивости данной конструкции фундамента на сильнопучинистом грунте не соблюдается при промерзании грунта ниже подошвы фундамента на 30 см.

Допустимую величину промерзания грунта под подошвой фундамента можно определить по формуле ().

Для данного примера эта величина h = 9,5 см. Как видим, в зависимости от конструкций фундамента и грунтовых условий, т.е. степени пучинистости грунта, имеется возможность определять допустимую величину промерзания грунта ниже подошвы фундамента.

ПРИЛОЖЕНИЕ II
Предложения по конструктивным приспособлениям столбчатых и ленточных фундаментов к условиям строительства на пучинистых грунтах.

Сборные железобетонные малонагруженные фундаменты, возводимые на средне- и сильнопучинистых грунтах, часто подвергаются деформациям под действием касательных сил морозного выпучивания. Следовательно, сборные элементы фундаментов должны иметь между собой монолитное соединение и, кроме того, должны быть рассчитаны на работу со знакопеременными усилиями, т.е. на нагрузки от веса зданий и сооружений и на силы морозного выпучивания фундаментов.

Наименьший внутренний диаметр загиба крюка равен 2,5 диаметра арматуры; прямой, участок крюка равен 3 диаметрам арматуры.

Площадь сечения петли фундаментного блока должна быть равна площади сечения арматурного стержня. Высота петли над поверхностью фундаментной подушки должна быть больше загибаемой части крюка на 5 см.

Бетонные блоки изготовляются с отверстиями диаметром, равным 8 диаметрам арматуры. Наименьший диаметр отверстия должен быть не менее 10 см.

Нижний ряд фундаментных блоков устанавливается на фундаментные подушки таким образом, чтобы петли подушек вошли примерно в середину отверстий блоков. Вслед за монтажом нижнего ряда в отверстия блоков устанавливаются арматурные стержни и зацепляются нижними крюками за петли фундаментных подушек. В вертикальном положении стержни удерживаются благодаря зацеплению верхнего крюка за металлический стержень диаметром 20 мм и длиной 50 см, который подклинивается деревянными клиньями.

Рис. 10. Сборный железобетонный ленточный фундамент

а - ленточный фундамент; б - разрез ленточного фундамента; в - бетонный блок с отверстиями для установки арматуры; г - соединение арматурных стержней между собой и с фундаментной подушкой; д - фундаментная подушка с петлями для подсоединения арматурных стержней:
1 - арматурные стержни длиной, равной высоте бетонного блока; 2 - петля фундаментной подушки

После установки арматуры отверстие заполняется раствором с уплотнением. Для этой цели используется тот же раствор, что и для укладки бетонных блоков. После начала схватывания раствора клинья и стержень убираются.

Последующий ряд блоков устанавливается таким образом, чтобы крюки арматуры нижнего ряда были бы примерно по центру отверстия блоков.

При установке фундаментов с анкерной плитой следует обращать особое внимание на плотность укладки грунта обратной засыпки пазух котлована. Рекомендуется засыпать пазухи только талым грунтом слоями не более 20 см с тщательным трамбованием ручными пневмо- или электротрамбовками.

Экономически обоснованная конструкция фундамента одного и того же деревянного дома будет значительно отличаться друг от друга в зависимости от разновидности грунтов основания. Проиллюстрируем это на примерах и рассчитаем фундамент этого же деревянного дома , реконструкция которого описана на нашем сайте, на непучинистом, слабопучинистом и чрезмерно пучинистом грунтах. См. соответственно страницы данного раздела Правильный фундамент , Расчет основания фундмента и приведенное ниже:

Аналогично могут быть расчитаны фундаменты малоэтажных зданий других типов, за исключение плитных. Примеры расчета фундамента с учетом жесткости конструкции здания приведены в действующих в настоящее время ОСН АПК 2.10.01.001-04 "Проектирование мелкозаглубленных фундаментов малоэтажных сельских зданий на пучинистых грунтах".

Нагрузки на фундамент

Значения основного сочетания нагрузок для расчета основания фундамента реконструируемого деревянного здания согласно 5.2.1 с принятами коэффициентами надежности по нагрузке γ f согласно , равна

F=F 1 -G f,rec =88,12-16,72=71,49 кН.

Нагрузка на основание от фундамента для расчета оснований и фундаментов на воздействие сил морозного пучения грунтов с принятым коэффициентом надежности по нагрузке γ f =0,9, согласно , равна

F m =F 2 -0,9×G f,rec =88,21-0,9×16,72=73,16 кН.

Характеристики грунта основания

Допустим,что по испытаниям образцов грунта основания фундамета установлено, что на глубине 0,2-6,0 м залегает слой глины желто-коричневой, относящейся в соответствии с классификацией [X] к тяжелой (таблица Б.16), мягкопластичной глине (таблица Б.19), имеющий следующие характеристики:

• плотность грунта ρ= 19,9 кН/м 3 ,
• плотность сухого грунта ρ= 15,2 кН/м 3 ,
• природная влажность W=31%,
• влажность на границе текучести W L =37,
• влажность на границе раскатывания W p =16%,
• число пластичности I p =21,
• показатель текучести I L =0,71,

В соответствии с классификацией [X] грунт основания относится к тяжелой (таблица Б.16), мягкопластичной глине (таблица Б.19). подземной воды на глубине 1,69 м от дневной поверхности.

Для рассматриваемого участка строительства (г. Дмитров) нормативная глубина промерзания равна

• где d 0 -величина, принимаемая равной для суглинков и глин 0,23 м;
• M t - безразмерный коэффициент, численно равный сумме абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур за год в данном районе, принимаемых по СП 131.13330

Глубина сезонного промерзания грунта

Нормативную глубину сезонного промерзания грунта d df , м, принимают равной средней из ежегодных максимальных глубин сезонного промерзания грунтов (по данным наблюдений за период не менее 10 лет) на открытой, оголенной от снега горизонтальной площадке при уровне подземных вод, расположенном ниже глубины сезонного промерзания грунтов.(5.5.2 СП 22.13330.2016) Глубина сезонного оттаивания -определяется наибольшим за год расстоянием по вертикали от поверхности грунта (без учета растительного покрова) до кровли многолетнемерзлого грунта. (4.1.1 ГОСТ 26262-2014) сезонного промерзания грунта d f , м, определяемая по формуле (5.4 ) составляет:

d f = k h d fn = 1 1,35 = 1,35 м.

Для наружных и внутренних фундаментов неотапливаемых зданий k h =1.

Cтепень морозного пучения грунта

Относительная деформации пучения ε fh = 0,123 , характеризующая степень морозного пучения грунта, определена по рисунку 6.11 по рассчитанному параменту R f = 0,0154 и показателю текучести грунта основания I L =0,71. Параметр R f вычислен по формуле (6.34 ) .

R f = 0,67 1,99 =0,0153

При расчете параметра R f использовались рассчитанные зачения полной влагоемкости грунта W sat =29,1% и критической влажности W cr = 20,5% определенной по рис. 6.12, .

По параметру R f = 0,0153 (Рис. 6.11) определяем степень морозного пучения грунта ε fh =0,123. Грунт основания фундамента в соответствии с таблицей Б.27 [X] относиться к чрезмерно пучинистым .

Специфические грунты, к которым по СП 22.13330.2016 относятся пучинистые грунты, как оказывающие оказывают решающее влияние на проектные решения фундаментов деревянных домов, имеют III (сложную) категории сложности инженерно-геологических условий в соответствии с таблица А.1 СП 47.13330.

При заложении фундаментов выше расчетной глубины промерзания пучинистых грунтов (малозаглубленные фундаменты), согласно 6.8.10 , необходимо проводить расчет по деформациям морозного пучения грунтов основания с учетом касательных и нормальных сил морозного пучения.

Столбчатый фундамент на песчаной подушке

Предварительно назначаем размеры бетонного столба фундамента: a×b×h=0.25×0.25×0.9 м, площадь основания столба S ст =0,25×0,25=0,0625 м 2 , глубина заложения d=0,5 м. Вес столба фундамента из мелкозернистого бетона с объемным весом γ=21,7 кН/м 3 равен G f =0.0625×0.7×21,70=1,22 кН. Определям расчетное значение сопротивления глинистого грунта R, используя табличные (таблица Б.3 , e=0,8, I L =0.71) значения сопротивления R 0 =229 кПа:

R = R 0 (d+d 0)/(2d 0)=229кПа××(0,5м+2,0м)/2×2,0м=156,5 кПа (Б.1, II)

Величины подъема S u и относительной деформации ΔS/L u ненагруженного основания меньше предельные допустимых (таблица 3 ,):

• S u =0,925≤ =5 см
• ΔS/L u =0,947/154=0,0053≤S u,max = 0,006

Проверка прочности подстилающего слоя

Согласно 5.6.25 при наличии в пределах сжимаемой толщи основания на глубине z от подошвы фундамента слоя грунта меньшей прочности, чем прочность грунта вышележащих слоев, размеры фундамента должны назначаться такими, чтобы для суммарного напряжения σ z обеспечивалось условие

σ z =(σ zp -σ zγ)+σ zg ≤R z (5.9 )

• где σ zp , σ zγ и σ zg - вертикальные напряжения в грунте на глубине z от подошвы фундамента (см. 5.6.31), кПа;
• R z - расчетное сопротивление грунта пониженной прочности, кПа, на глубине z, вычисленное по формуле (5.7) для условного фундамента шириной b z , м, равной:
• b z = √(A z 2 + a 2) - a, (5.10 )
• где A z =N/σ zp ,
• a=(l-b)/2.

Коэффициент α p =0,0675 определяем интерполяцией по таблице 5.8 при относительной глубине ξ, равной 2z/b=2×0,65/0,25=5,2;

Вертикальная нагрузка на основание от фундамента N=P/S ст =123,52×0,0625=7,72 кН.

Ширина условного фундамента составит

b z =√(7,72/8,34) 2 =0,926 м.

Удельный вес грунта, расположенного выше подошвы равен

γ"=(γ gr d hr +γ"d)/(d hr +d)=(12×0,2+19,94×0,5)/(0,2+0,5)=17,67кН/м 3

Вертикальное напряжение от собственного веса грунта вычисляем по формуле (5.18 ), при этом коэффициент α γg определяется по таблице 5.8 при ширине котлована b=2δ×0,65+b=1,55 м для относительной глубины ξ=2×0,65/0,926=1,404.

σ zγ =α γg σ zg0 =αγ"d n =0,8387×17,68×0,7=9,65 кН. (5.18 )

Вертикальное эффективное напряжение от собственного веса грунта σ z,g , кПа, на кровле глинистого грунта z=0,65 м вычисляем по формуле (5.23)

σ z,g =γ"d n +Σ i=1 n γ i h i +γ 1 (z-z i-1)+q=17,68×0,7+Σ 6 1 19,94×0,1+19,94(0,65-0,6)+2,4=25,32

Рассчитываем значения напряжений на кровле глинистого слоя по формуле (5.9 )

σ z =(8,34-9,65)+25,33=24,02 кПа.

Определяем расчетное сопротивление глинистого грунта под условным фундаментом по формуле (5.7 ) при d b =0. Коэффициенты M принимаем по таблице 5.5 при φ=13°

R = γ c1 γ c2 /k =1,1×1×[0,26 ×1,1×0,926×19,94+2,05 ×1,15×17,78+4,55 ×38,5]/1,1=221,61кПа.

R =221,61>σ z =24,02 кПа.

Расчет осадок основания

• осадка основания s=0,08≤s u =20 см,
• относительная разность осадок Δs/L=0,00045≤(Δs/L) u =0,006.

Свайные фундаменты

4.6 Свайные фундаменты следует проектировать на основе результатов инженерных изысканий, выполненных в соответствии с требованиями СП 47.13330, СП 11-104 и раздела 5 СП .

Проектирование свайных фундаментов без соответствующих достаточных данных инженерно-геологических изысканий не допускается.

Согласно 7.1.15 сваи и свайные фундаменты следует рассчитывать по прочности материала и производить проверку устойчивости фундаментов при действии сил морозного пучения, если основание сложено пучинистыми грунтами (приложение Ж).

Винтовые сваи

Рассмотрим возможность применения в качестве фундамента винтовых стальных свай с диаметром ствола d 0 = 57 мм, лопасти - d = 200 мм, длиной L 0 = 5000 мм. Вес сваи 24 кг. Расчетная нагрузка на сваю N= /11=6,56 кН, здесь 11- число свай.

Сваю в составе фундамента и одиночную по несущей способности грунта основания следует рассчитывать исходя из условия

γ n N≤F d /γ c.g , (7.2 свайные)

• где N - расчетная нагрузка, передаваемая на сваю от наиболее невыгодного сочетания нагрузок, действующих на фундамент, определяемая в соответствии с 7.1.12;
• F d - предельное сопротивление грунта основания одиночной сваи, называемое в дальнейшем несущей способностью сваи , которое определяется в соответствии с подразделами 7.2 и 7.3;
• γ n - коэффициент надежности по ответственности сооружения, принимаемый по ГОСТ 27751 [V], но не менее 1;
• γ c.g - коэффициент надежности по грунту, принимаемый равным
  • 1,4 - если несущая способность сваи определена расчетом с использованием таблиц свода правил, в том числе по результатам динамических испытаний свай, выполненных без учета упругих деформаций грунта;

F d = γ c , (7.15 )

• где γ c - коэффициент условий работы сваи, зависящий от вида нагрузки, действующей на сваю, и грунтовых условий и определяемый по таблице 7.9 ;
• F d0 - несущая способность лопасти, кН;
• F df - несущая способность ствола, кН.

F d0 = γ c (α 1 c 1 + α 2 γ 1 h 1)A, (7.16 )

• где α 1 , α 2 - безразмерные коэффициенты, принимаемые по таблице 7.10 в зависимости от расчетного значения угла внутреннего трения грунта в рабочей зоне φ (под рабочей зоной понимается прилегающий к лопасти слой грунта толщиной, равной d);
• c 1 - расчетное значение удельного сцепления грунта в рабочей зоне, кПа;
• γ 1 - осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих выше лопасти сваи (при водонасыщенных грунтах с учетом взвешивающего действия воды), кН/м 3 ;
• h 1 - глубина залегания лопасти сваи от природного рельефа, а при планировке территории срезкой - от уровня планировки, м.
• A - проекция площади лопасти, м 2 , считая по наружному диаметру, при работе винтовой сваи на сжимающую нагрузку, и проекция рабочей площади лопасти, т.е. за вычетом площади сечения ствола, при работе винтовой сваи на выдергивающую нагрузку.

F d0 =uf 1 (h-d), (7.17 )

• где f 1 -расчетное сопротивление грунта на боковой поверхности ствола винтовой сваи, кПа, принимаемое по таблице 7.3 (осредненное значение для всех слоев в пределах глубины погружения сваи);
• h- длина ствола сваи, погруженной в грунт, м;
• d- диаметр лопасти сваи, м;

F d = 0,8××0,0314+0,179×5,3×(4,0-0,2)=15,33 кН

Несущая способность одиночной винтовой сваи на вдавливиющую нагрузку больше расчетной нагрузки, передаваемой на сваю, условие (7.1 ) выполнено!

γ n ×N= 1×5,9 =15,33 (7.1 )

Устойчивость свайных фундаментов на действие касательных сил морозного пучения

Устойчивость свайных фундаментов на действие касательных сил морозного пучения грунтов надлежит проверять по условию

τ fh A fh - F ≤ γ c F rf /γ k , (Ж1, )

• где τ fh - расчетная удельная касательная сила пучения, кПа, значение которой при отсутствии опытных данных допускается приниматьпо таблице Ж.1 в зависимости от вида и характеристик грунта.
• A fh - площадь боковой поверхности смерзания сваи в пределах расчетной глубины сезонного промерзания-оттаивания грунта или слоя искусственно замороженного грунта, м 2
• F - расчетная нагрузка на сваю, кН, принимаемая с коэффициентом 0,9 по наиболее невыгодному сочетанию нагрузок и воздействий, включая выдергивающие (ветровые, крановые и т.п.);
• F rf - расчетное значение силы, удерживающей сваю от выпучивания вследствие трения его боковой поверхности о талый грунт, лежащий ниже расчетной глубины промерзания, кН, принимаемое по указаниям Ж.4;
• γ c - коэффициент условий работы, принимаемый равным 1,0;
• γ k - коэффициент надежности, принимаемый равным 1,1.

• f 1 -расчетное сопротивление грунта на боковой поверхности ствола винтовой сваи о талый грунт, кПа, определяемое по таблице 7.3 (осредненное значение для всех слоев в пределах глубины погружения сваи);
• h- длина ствола сваи, погруженной в талый грунт, м;

F τfh =τ fh A fh =0,8×0,9×110кН/м 2 ×0,024 м 2 =19,18 кН.

Здесь площадь поверхности ствола винтовой сваи, находящейся в зоне промерзания грунта равна

A fh =πd 2 d f =π×0,057 2 ×1,35=0,024 м 2 .

Вычисляем значение удерживающей силы, подставив соответствующие значения в формулу (7.15 )

F d =0,7×{×0,0288+0,179×7,8×(4,6-1,35-0,2)}=
14,23кН. (7.15 )

Проверяем условие (Ж1, )

Все документы, представленные в каталоге, не являются их официальным изданием и предназначены исключительно для ознакомительных целей. Электронные копии этих документов могут распространяться без всяких ограничений. Вы можете размещать информацию с этого сайта на любом другом сайте.

ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ОСНОВАНИЙ И ПОДЗЕМНЫХ СООРУЖЕНИЙ ГОССТРОЯ СССР

ИЗДАТЕЛЬСТВО ЛИТЕРАТУРЫ ПО СТРОИТЕЛЬСТВУ

MOC К BA -1972

4.15. Удерживающая сила анкера определяется расчетом по формуле (6) на момент проявления силы выпучивания

4.16. При возведении зданий в зимнее время в случае неизбежного промерзания грунтов под фундаментами (для недопущения аварийного состояния зданий и принятия надлежащих мер по ликвидации возможных недопустимых деформаций конструктивных элементов зданий на сильнопучинистых грунтах) рекомендуется проверка фундаментов по условию их устойчивости на действие касательных и нормальных сил морозного выпучивания по формуле

Допустимую величину промерзания грунта под подошвой фундамента можно определить по формуле

4.17. Фундаменты под стены легких каменных зданий и сооружений на сильнопучинистых грунтах должны быть монолитными с анкерами по расчету на действие касательных сил пучения. Сборные блоки и фундаментные башмаки необходимо замоноличивать согласно настоящим Рекомендациям, по II .

4.18. При строительстве малоэтажных зданий на сильнопучинистых грунтах рекомендуется проектировать крыльца на сплошной железобетонной плите по гравийно-песчаной подушке толщиной 30-50 см (верх плиты должен быть ниже пола в тамбуре на 10 см с зазором между крыльцом и зданием 2-3 см). Для капитальных каменных зданий следует предусматривать устройство крылец на сборных железобетонных консолях с зазором между поверхностью грунта и низом консоли не менее 20 см; при столбчатых или свайных фундаментах следует предусматривать промежуточные опоры, с тем чтобы расположение столбов или свай под наружные стены совпадало с местом установки консолей для крылец.

4.19. Рекомендуется отдавать предпочтение таким конструкциям фундаментов, которые позволяют механизировать процесс производства фундаментных работ и сократить объем земляных работ по рытью котлованов, а также транспортировку, обратную засыпку и трамбовку грунта. На сильнопучинистых и среднепучинистых грунтах этому условию удовлетворяют столбчатые, свайные и анкерные свайные фундаменты, при устройстве которых не требуется производить больших объемов земляных работ.

4.20. При наличии местных дешевых строительных материалов (песок, гравий, щебень, балласт и др.) или непучинистых грунтов вблизи строительной площадки целесообразно устройство под зданиями или сооружениями сплошных подсыпок толщиной на 2 / 3 нормативной глубины промерзания или засыпок пазух с наружной стороны фундаментов из непучинистых материалов или грунтов (щебень, гравий, галька, пески крупные и средние; а также шлаки, горелые породы и другие горнопромышленные отходы). Засыпка пазух при условии отвода воды из них и без отвода ее выполняется согласно п. 5.10 настоящих Рекомендаций.

Осушение дренирующих засыпок в пазухах и подушек под фундаментами при наличии водопоглощающих грунтов ниже пучинистого слоя должно осуществляться путем сброса воды через дренирующие скважины или воронки (см. I , ). При проектировании фундаментов на подсыпках следует руководствоваться «Указаниями по проектированию и устройству фундаментов и подвалов зданий и сооружений в глинистых грунтах по методу дренирующих прослоек».

4.21. При строительстве зданий и сооружений на пучинистых грунтах из сборных конструкций пазухи необходимо засыпать с тщательным уплотнением грунта немедленно после укладки цокольного перекрытия; в остальных случаях пазухи должны засыпаться с утрамбовкой грунта по мере возведения кладки или монтажа фундаментов.

4.22. Проектирование заглубления фундаментов в пучинистых грунтах на расчетную глубину промерзания грунтов с учетом теплового влияния зданий и сооружений принимается по главе СНиП II -Б.1-62 в тех случаях, когда они не будут перезимовывать без предохранения грунтов от промерзания в период строительства и после его окончания до ввода здания в постоянную эксплуатацию с нормальным отоплением или когда они не будут находиться в длительной консервации.

4.23. При проектировании на пучинистых грунтах фундаментов промышленных зданий, строительство которых длится в течение двух-трех лет (например, теплоэлектростанции), в проектах следует предусматривать мероприятия по предохранению грунтов основании от увлажнения и промерзания.

4.24. При строительстве малоэтажных зданий следует предусматривать декоративные цокольные обшивки с засыпкой пространства между цоколем и заборной стенкой малотеплопроводными и невлагоемкими материалами (опилками, шлаком, гравием, сухим песком и различными отходами горной промышленности).

4.25. Замену пучинистого грунта непучинистым у фундаментов отапливаемых зданий и сооружений рекомендуется производить только с наружной стороны фундаментов. Для неотапливаемых зданий и сооружений замену пучинистого грунта непучинистым рекомендуется производить с обеих сторон фундаментов под наружные стены и также с обеих сторон фундаментов под внутренние несущие стены.

Ширина пазухи для засыпки непучинистым грунтом определяется в зависимости от глубины промерзания грунтов и от гидрогеологических условий грунтов оснований.

При условии отвода воды из засыпок пазух и при глубине промерзания грунтов до 1 м ширина пазухи для засыпки непучинистого грунта (песка, гравия, гальки, щебня) достаточна в 0,2 м. С заглублением фундаментов от 1 до 1,5 м минимально допустимая ширина пазухи для засыпки непучинистого грунта должна быть не менее 0,3 м, и при глубине промерзания грунтов от 1,5 до 2,5 м пазуху желательно засыпать на ширину не менее 0,5 м. Глубина засыпки пазух в данном случае принимается не менее 3 / 4 глубины заложения фундамента, считая от планировочной отметки.

При невозможности отвода воды из непучинистого грунта засыпку пазух ориентировочно можно рекомендовать на ширину, равную на уровне подошвы фундамента 0,25-0,5 м и на уровне дневной поверхности грунта - не менее расчетной глубины промерзания грунтов с. обязательным перекрытием непучинистого материала засыпки отмосткой с асфальтовым покрытием в соответствии с .

4.26. Устройство шлаковых подушек по периметру зданий с наружной стороны фундаментов надлежит применять для жилых и промышленных отапливаемых зданий и сооружений. Шлаковая подушка укладывается толщиной слоя от 0,2 до 0,4 м и шириной от 1 до 2 м в зависимости от глубины промерзания грунтов и прикрывается отмосткой, как показано на .

При глубине промерзания 1 м - толщина 0,2 м и ширина 1 м; при глубине промерзания 1,5 м - толщина 0,3 м и ширина 1,5 м и при глубине промерзания 2 м и более - толщина слоя шлаковой подушки 0,4 м и ширина 2 м.

При отсутствии гранулированного шлака рекомендуется при соответствующем технико-экономическом обосновании применять керамзит с теми же размерами толщины и ширины подушки, что и для шлаковых подушек.

5. ТЕРМОХИМИЧЕСКИЕ МЕРОПРИЯТИЯ

5.1. В целях снижения сил выпучивания на период строительства рекомендуется применять послойно через 10 см засоление грунта засыпки вокруг фундаментов технической поваренной солью из расчета 25-30 кг на 1 м 3 суглинистого грунта. После рассыпки соли на слой грунта 10 см высотой и 40-50 см по ширине пазухи производится перемешивание грунта с солью и тщательное трамбование, затем укладка следующего слоя грунта с засолением и трамбованием. Грунт засыпки пазухи засоляется начиная от подошвы фундамента и не доходя 0,5 м до планировочной отметки.

Применение засоления грунта допускается в том случае, если оно не повлияет на снижение прочности материалов фундаментов или других подземных сооружений.

5.2. Для уменьшения величины сил смерзания между грунтом и материалом фундамента на период строительства рекомендуется смазать выровненные боковые поверхности фундамента непрочно-смерзающимися материалами, например битумной мастикой (приготовленной из золы-уноса ТЭЦ - четыре части, битума марки III - три части и солярового масла - одна часть по объему).

Обмазка фундамента должна производиться от его подошвы до планировочной отметки в два слоя: первый - тонкий с тщательной притиркой, второй - толщиной 8-10 мм.

5.3. В целях снижения касательных сил морозного пучения грунтов при устройстве малонагруженных свайных фундаментов под специальное технологическое оборудование на сильнопучинистых грунтах может быть применено покрытие поверхности свай в зоне сезонного промерзания грунтов полимерной пленкой. Экспериментальная проверка в полевых условиях показала эффект снижения касательных сил морозного пучения грунтов от применения полимедных пленок от 2,5 до 8 раз. Состав высокомолекулярных соединений и технология приготовления и нанесения пленок на плоскости железобетонных фундаментов изложены в «Рекомендациях по применению высокомолекулярных соединений в борьбе с морозным выпучиванием фундаментов».

5.4. Столбчатые фундаменты до полной их нагрузки в период строительства надлежит обёртывать бризолом или рубероидом в два слоя на 2 / 3 от нормативной глубины померзания грунтов, считая от планировочной отметки, при том условии, если нагрузка на фундамент меньше сил морозного выпучивания.

5.5. На время строительства вокруг фундаментов зданий и сооружений следует устраивать временные теплоизоляционные покрытия из опилок, снега, шлака и других материалов в соответствии с указаниями по предохранению грунтов и грунтовых оснований от промерзания.

5.6. Во избежание промораживания грунтов под подошвой фундаментов внутренних стен и колонн в технических подпольях и цокольных этажах недостроенных или построенных, но перезимовывающих без отопления зданий следует организовать в зимние месяцы временное отопление этих помещений, чтобы не допустить повреждения конструктивных элементов зданий (в практике применяются калориферы, электронагреватели, металлические печи и др.).

5.7. При строительстве в зимнее время в отдельных случаях надлежит предусматривать электропрогрев грунтов путем периодического пропускания (в зимние месяцы) электрического тока по специально уложенной под фундаментами 3-мм стальной проволоке; контроль за обогревом грунта под фундаментами должен осуществляться при этом по данным замеров его температуры ртутными термометрами или по данным наблюдений за промерзанием грунта около фундаментов по мерзлотомеру Данилина.

5.8. Промышленные здания или сооружений, для которых по технологическим соображениям нельзя допускать деформации вследствие промерзания грунтов вокруг фундаментов и ниже их подошвы (фундаменты под установки для получения жидкого кислорода, под холодильные машины, под автоматические и другие установки, в холодных неотапливаемых цехах и под специальные установки и оборудование), должны быть надежно ограждены от деформаций морозного пучения грунтов.

В этих целях рекомендуется применять периодически (с ноября по март, а для северных и северо-восточных районов с октября по апрель) обогрев грунта вокруг фундаментов пропусканием горячей воды по трубопроводу от центральной отопительной системы или от сточных отработанных промышленных горячих вод. Для этого можно также использовать водяной пар.

Покрытый битумной эмалью стальной трубопровод сечением не менее 37 мм должен укладываться непосредственно в грунт на глубину 20-60 см ниже планировочной отметки и на 30 см в сторону от фундамента с наружной стороны с уклоном для слива воды. Там, где позволяют условия производства, над трубопроводом по поверхности земли рекомендуется уложить растительный грунт слоем 10-15 см с уклоном в сторону от фундамента. По поверхности растительного слоя в целях теплоизоляции полезно сделать посев дернообразующих многолетних травосмесей.

5.9. Подготовку почвенного слоя, посев дернообразующих трав и посадку кустарниковых растений следует производить, как правило, в весеннее время, без нарушения принятой по проекту планировки площадок.

5.10. В качестве задернителей рекомендуется применять травосмесь, состоящую из семян пырея, полевицы, овсяницы, мятлика, тимофеевки и других дернообразующих травянистых растений. Желательно использовать семена трав местной флоры применительно к природно-климатическим условиям местности. В засушливые летние месяцы задерненные и засаженные декоративными кустарниками участки рекомендуется периодически поливать.

6. ОСОБЕННОСТИ ТРЕБОВАНИЙ К ПРОИЗВОДСТВУ РАБОТ ПО НУЛЕВОМУ ЦИКЛУ

6.1. Применение способа гидромеханизации для проходки котлованов под здания и сооружения на строительных площадках с пучинистыми грунтами, как правило, не допускается.

Рефулирование пучинистых грунтов в период строительства на застраиваемых площадках может быть допущено только в том случае, если намывные грунты будут залегать не ближе 3 м от фундаментов наружных стен.

6.2. При устройстве фундаментов в пучинистых грунтах необходимо стремиться к уменьшению ширины котлованов и немедленному заполнению пазухи тем же грунтом с тщательным уплотнением. При засыпке пазух необходимо обеспечить поверхностный сток воды вокруг здания, не дожидаясь окончательной планировки и укладки почвенного слоя для задернения или асфальтовой отмостки.

6.3. Отрытые котлованы и траншеи не следует оставлять на длительное время до установки в них фундаментов. Появляющиеся в котлованах и траншеях грунтовые или атмосферные воды должны немедленно отводиться или откачиваться.

Водонасыщенный слой грунта от скопления поверхностных вод должен быть заменен непучинистым грунтом или уплотнен с втрамбовыванием в него щебня или гравия на глубину не менее 1 / 3 слоя разжиженного грунта.

6.4. При разработке в зимнее время котлованов под фундаменты и траншеи для подземных коммуникаций вблизи фундаментов на пучинистых грунтах применение искусственного оттаивания водяным паром не допускается.

6.5. Засыпка пазух должна производиться послойно (по возможности тем же талым грунтом) с тщательным трамбованием. Засыпку пазух котлованов бульдозером без уплотнения пучинистых грунтов не следует допускать.

6.6. Фундаменты, установленные в летнее время и оставленные на зиму ненагруженными, должны быть покрыты теплоизоляционными материалами.

Бетонные плиты толщиной более 0,3 м на сильнопучинистых грунтах должны быть укрыты при глубине промерзания грунтов более 1,5 м минераловатными плитами в один слой или керамзитом с объемным весом 500 кг/м 3 с коэффициентом теплопроводности 0,18, толщиной слоя 15-20 см.

6.7. Линии временного водоснабжения допускается прокладывать только по поверхности. В период строительства необходимо обеспечить строгий контроль за состоянием сетей временного водоснабжения. При обнаружении утечки воды из труб временного водоснабжения в грунт необходимо принять экстренные меры по ликвидации увлажнения грунта вблизи фундаментов.

ПРИЛОЖЕНИЕ I
Примеры расчета фундаментов зданий и сооружений на устойчивость при промерзании сильнопучинистых грунтов

Для примеров расчета устойчивости фундаментов приняты следующие грунтовые условия площадки строительства:

1) растительный слой 0,25 м;

2) суглинок желто-коричневый от 0,25 до 4,8 м; объемный вес грунта колеблется от 1,8 до 2,1; природная влажность колеблется от 22 до 27%, влажность на границе текучести 30%; на границе раскатывания 18%; число пластичности 12; уровень грунтовых вод на глубине 2-2,5 м от дневной поверхности. Суглинок мягкопластичной консистенции по природной влажности и условиям увлажнения относится к сильнопучинистому.

В данных грунтовых условиях даются примеры расчета фундаментов на устойчивость при воздействии касательных сил морозного пучения для следующих конструктивных видов железобетонных фундаментов: пример 1 - монолитный железобетонный столбчатый фундамент с анкерной плитой; пример 2 - железобетонный свайный фундамент; пример 3 - сборный железобетонный столбчатый фундамент с односторонней анкеровкой, ленточный и сборный железобетонный фундамент; пример 4 - замена пучинистого грунта в пазухе непучинистым и пример 5 - расчет теплоизоляционной подушки у фундаментов. В остальных примерах характеристика грунтовых условий приводится для каждого в отдельности.

Пример 1 . Требуется рассчитать монолитный железобетонный столбчатый фундамент с анкерной плитой на устойчивость при воздействии сил морозного выпучивания ().

H 1 =3 м; h =2 м (глубина промерзания грунта); h 1 = 1 м (толщина талого прослойка); N н =15 т; g н = 5 т; γ 0 =2 т/м 3 ; F a =0,75 м 2 ; b =1 м; с =0,5 м (ширина стойки); h 2 =0,5 м (толщина анкерной плиты); u =2 м; τ н =1 кг/см 2 =10 т/м 2 ; km =0,9; n =1,1; n 1 =0,9; F = 4 м 2 .

Находим значение удерживающей силы анкера по формуле ().

Подставляя в формулу () нормативные значения различных величин, получим:

0,9·9,0+0,9(15+5)<1,1·10·4; 26,1<44.

Как видим, условие устойчивости фундамента при пучении грунтов не соблюдается, поэтому необходимо применить противопучинные мероприятия.

Пример 2 . Требуется рассчитать железобетонный свайный фундамент (свая с квадратным сечением 30X30 см) на устойчивость при воздействии на него сил морозного выпучивания ().

Исходные данные для расчета следующие: H 1 =6 м; h = 1,4 м; g н =1,3 т; Q н =11,04 т; u =1,2 м; с =0,3 м; τ н =1 кг/см 2 =10 г/м 2 ; N н =10 т; km = 0,9; n =1,1; n 1 =0,9.

Проверяем устойчивость свайного фундамента на морозное выпучивание по формуле () получим:

0,9·11,04+0,9(10+1,3)>1,1·10·1,68; 20,01>18,48.

Проверка показала, что при воздействии сил морозного выпучивания условие устойчивости фундамента соблюдается.

Значение удерживающей силы анкера Р н а находим по формуле ()

Подставляя значения величин в формулу (), получим:

0,9·21,9+0,9(25+13,3)>1,1·10·4,08; 54,18>44,88.

Исходные данные следующие; грунты те же, что и в примере 1; расчетная глубина промерзания грунтов и глубина заложения фундаментов 1,6 м; ширина пазухи, засыпанной гравием со щебнем, равна 1,6 м; ширина асфальтовой отмостки 1,8 м, ширина траншеи внизу, считая от стойки, принимается равной 0,6 м.

Объем непучинистого грунта получается из произведения площади сечения засыпки на величину периметра здания или сооружения.

Для расчета устойчивости фундамента на действие касательных и нормальных сил морозного пучения приняты следующие грунтовые и гидрогеологические условия:

По составу, природной влажности и условиям увлажнения данный грунт относится к среднепучинистому.

Исходные данные для расчета следующие: Н = 1,6 м; h 1 =1 м; h 2 =0,3 м; h =0,3 м; с =0,4 м; с 1 =2 м; F = 3,2 м; f =4 м; N н =110 т; g н = 11,5 т; R = 0,06 кг/см 3 =60 т/м 3 ; τ н =0,8 кг/см 2 =8 т/м 2 ; n 1 =0,9; n =1,1.

Устойчивость фундамента на морозное выпучивание проверяем по формуле ().

Подставляя в формулу значения величин, получим:

0,9(110+11,5)>1,1·8·4+4·0,3·60; 109,4>107,2.

Проверка показала, что условие устойчивости соблюдается при промерзании грунта ниже подошвы фундамента на 30 см.

Пример 8. Требуется рассчитать монолитный железобетонный фундамент под колонну на устойчивость при действии нормальных сил и касательных сил морозного пучения ().

Подставляя в формулу нормативные значения величин получим:

0,9(40+3)<1,1·10·3+1·0,3·60; 38,7<51.

Проверка показала, что условие устойчивости данной конструкции фундамента на сильнопучинистом грунте не соблюдается при промерзании грунта ниже подошвы фундамента на 30 см.

Допустимую величину промерзания грунта под подошвой фундамента можно определить по формуле ().

Для данного примера эта величина h = 9,5 см. Как видим, в зависимости от конструкций фундамента и грунтовых условий, т.е. степени пучинистости грунта, имеется возможность определять допустимую величину промерзания грунта ниже подошвы фундамента.

ПРИЛОЖЕНИЕ II
Предложения по конструктивным приспособлениям столбчатых и ленточных фундаментов к условиям строительства на пучинистых грунтах.

Сборные железобетонные малонагруженные фундаменты, возводимые на средне- и сильнопучинистых грунтах, часто подвергаются деформациям под действием касательных сил морозного выпучивания. Следовательно, сборные элементы фундаментов должны иметь между собой монолитное соединение и, кроме того, должны быть рассчитаны на работу со знакопеременными усилиями, т.е. на нагрузки от веса зданий и сооружений и на силы морозного выпучивания фундаментов.

Наименьший внутренний диаметр загиба крюка равен 2,5 диаметра арматуры; прямой, участок крюка равен 3 диаметрам арматуры.

Площадь сечения петли фундаментного блока должна быть равна площади сечения арматурного стержня. Высота петли над поверхностью фундаментной подушки должна быть больше загибаемой части крюка на 5 см.

Бетонные блоки изготовляются с отверстиями диаметром, равным 8 диаметрам арматуры. Наименьший диаметр отверстия должен быть не менее 10 см.

Нижний ряд фундаментных блоков устанавливается на фундаментные подушки таким образом, чтобы петли подушек вошли примерно в середину отверстий блоков. Вслед за монтажом нижнего ряда в отверстия блоков устанавливаются арматурные стержни и зацепляются нижними крюками за петли фундаментных подушек. В вертикальном положении стержни удерживаются благодаря зацеплению верхнего крюка за металлический стержень диаметром 20 мм и длиной 50 см, который подклинивается деревянными клиньями.

Рис. 10. Сборный железобетонный ленточный фундамент

а - ленточный фундамент; б - разрез ленточного фундамента; в - бетонный блок с отверстиями для установки арматуры; г - соединение арматурных стержней между собой и с фундаментной подушкой; д - фундаментная подушка с петлями для подсоединения арматурных стержней:
1 - арматурные стержни длиной, равной высоте бетонного блока; 2 - петля фундаментной подушки

После установки арматуры отверстие заполняется раствором с уплотнением. Для этой цели используется тот же раствор, что и для укладки бетонных блоков. После начала схватывания раствора клинья и стержень убираются.

Последующий ряд блоков устанавливается таким образом, чтобы крюки арматуры нижнего ряда были бы примерно по центру отверстия блоков.

При установке фундаментов с анкерной плитой следует обращать особое внимание на плотность укладки грунта обратной засыпки пазух котлована. Рекомендуется засыпать пазухи только талым грунтом слоями не более 20 см с тщательным трамбованием ручными пневмо- или электротрамбовками.