ВЕДОМСТВЕННЫЕСТРОИТЕЛЬНЫЕ НОРМЫ

 

ПРОЕКТИРОВАНИЕ

мелкозаглубленных фундаментов малоэтажных сельскихзданий на пучинистых грунтах

 

ВСН 29-85

Минсельстрой

 

 

МИНИСТЕРСТВОСЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА

Москва - 1985

 

 

Разработаны:Центральным научно-исследовательским, экспериментальным и проектным институтомпо сельскому строительству (ЦНИИЭПсельстроем) Министерства сельскогостроительства СССР.

 

Директор                                                                        Л.Н.Ануфриев

Заведующийсектором оснований

и фундаментовв сложных

грунтовыхусловиях                                                     В.С. Сажин

Старшие научныесотрудники                                 А.Г. Бейрих

В.В. Борщев

Д.Я. Гинзбург

А.Т. Мальцев

 

Научно-исследовательскиминститутом оснований и подземных сооружений Госстроя СССР (НИИОСПом)

 

Директор                                                                        Б.С.Федоров

Заведующийлабораторией

оснований ифундаментов

на пучинистыхгрунтах                                               В.О. Орлов

 

Проектныминститутом Саратовоблколхозпроект Росколхозстрой- объединения

 

Директор                                                                        Б.Н.Лысункин

Главныйспециалист                                                   В.Н. Краюшкин

 

Внесены: ЦНИИЭПсельстроем Минсельстроя СССР, НИИОСПом Госстроя СССР

 

Подготовлены кутверждению: Главным техническим управлением Минсельстроя СССР

 

Начальник                                                                      В.Я.Макарук

 

Согласованы:Госстроем СССР

Заместительпредседателя                                         С.Л. Дворников

МинсельхозомСССР

Заместительминистра                                                И.П. Быстрюков

 

Утверждены ивведены в действие: приказом Министерства сельского строительства СССР №44 от14 февраля 1985 г.

 

ВВЕДЕНИЕ

 

На территорииСССР широко распространены пучинистые грунты. К ним относятся глины, суглинки,супеси , пески пылеватые и мелкие. При определенной влажности эти грунты,замерзая в зимний период, увеличиваются в объеме, что приводит к подъему слоевгрунта в пре­делах глубины его промерзания. Находящиеся в таких грунтахфундаменты также подвергаются подъему, если действующие на них нагрузки неуравновешивают силы пучения. Поскольку деформации пучения грунта, как правило,неравномерны, происходит неравномерный подъем фундаментов, который со временемнакапливается. В результате этого надфундаментные конструкции зданий исооружений претерпевают недопустимые деформации и разрушаются. Деформациям, отпучения грунта особенно подвержены легкие сооружения, к числу которых откосит­сябольшинство малоэтажных сельских зданий.

В соответствиис нормами по проектировании оснований зданий и сооружений глубина заложенияфундаментов в пучинистых грунтах должна приниматься не менее расчетной глубиныпромерзания. В этом случае подошва фундамента освобождается от воздействиянормальных сил пучения. Однако глубоко заложенные фундаменты имеют развитуюбоковую поверхность, по которой действуют касательные силы пучения. Эти силыпревосходят нагрузки, передаваемые легкими зданиями на фундаменты, в результатечего фундаменты выпучиваются.

Таким образом,материалоемкие и дорогостоящие фундаменты, заложенные ниже глубины промерзаниягрунта, не обеспечивают надежную эксплуатацию малоэтажных зданий, построенныхна пучинистых грунтах.

Одним из путейрешения проблемы строительства на пучинистых грунтах малоэтажных зданийявляется использование мелкозаглубленных фундаментов. Такие фундаментызакладываются на глубине 0,2-0,5 м от поверхности грунта или непосредственно наповерхности (незаглубленные фундаменты). К таким образом, на мелкозаглубленныефундаменты действует незначительные касательные силы пучения, а принезаглубленных фундаментах они равны нулю.

Как правило,под фундаментами устраиваются подушки толщиной 20-30 см из непучинистыхматериалов (песок гравелистый, крупный или средней крупности, мелкий щебень,котельный шлак и др.). Применением подушки достигается не только частичнаязамена пучинистого грунта на непучинистый, но и уменьшение неравномерныхдеформаций основания. Толщина подушек и глубина заложения фундаментовопределяется расчетом. 

Основнойпринцип конструирования мелкозаглубленных фундаментов зданий с несущими стенамина пучинистых грунтах заключается в том, что ленточные фундаменты всех стенздания объединяются в единую систему и образуют достаточно жесткуюгоризонтальную раму, перераспределяющую неравномерные деформации основания. Примелкозаглубленных столбчатых фундаментах рама формируется из фундаментных балок,которые жестко соединяются между собой на опорах.

Дляобеспечения совместной работы фундаментных элементов последние жесткосоединяются между собой.

Указанныеконструктивные мероприятия выполняются при строитель­стве на среднепучинистых(при интенсивности пучения, большей 0,05) сильно - и чрезмернопучинистыхгрунтах. В остальных случаях, фунда­ментные элементы укладываются свободно, несоединяются между собой. Количественным показателем пучинистости грунтаявляется интенсив­ность пучения, характеризующая пучение элементарного слоягрунта. Применение мелкозаглубленных фундаментов базируется на принципиальноновом подходе к их проектированию, в основу которого заложен расчет основанийпо деформациям пучения. При этом допускаются деформации основания (подъем, втом числе неравномерный), однако они должны быть меньше предельных, которыезависят от конструктивных особеннос­тей зданий.

При расчетеоснований по деформациям пучения учитываются пучинистые свойства грунта,передаваемое на него давление, жесткость фундамента и надфундаментныхконструкций на изгиб. Надфундаментные конструкции рассматриваются не только какисточник нагрузок на фун­даменты, но и как активный элемент, участвующий всовместной работе фундамента с основанием. Чем больше жесткость конструкций наизгиб, тем меньше относительные деформации основания.

Передаваемоена грунт давление значительно (иногда в несколько раз) снижает подъем основанияпри пучении грунта. При подъеме мелкозаглубленных фундаментов действующие по ихподошвам нормальные силы пучения резко уменьшаются.

Всеконструкций мелкозаглубленных фундаментов и положения по их расчету,приведенные в настоящем документе, прошли проверку при проектировании истроительстве малоэтажных зданий различного назна­чения - домов усадебноготипа, хозяйственных построек, производст­венных сельскохозяйственных зданийвспомогательного назначения, трансформаторных подстанций и др.

В настоящеевремя во многих областях Европейской части РСФСР, в районах с глубинойпромерзания до 1,7 и, на мелкозаглубленных и незаглубленных фундаментахпостроено свыше 1500 одно- и двухэтажных зданий из разных материалов - кирпича,блоков, панелей, деревянных щитов. Систематические инструментальные наблюденияза зданиям в тече­ние 3-6 лет свидетельствуют о надежной работе мелкозаглубленныхфун­даментов. Применение таких фундаментов вместо традиционных, закладываемыхниже глубины промерзания грунтов позволило сократить: расход бетона на 50-80%,трудозатраты - на 40-70%.

В настоящихнормах содержатся требования по конструированию, про­ектированию и устройствумелкозаглубленных фундаментов на пучинистых грунтах. Не случайно поэтомуобласть применения таких фундаментов определена именно для пучинистых грунтов.Мелкозаглубленные фундаменты на пучинистых грунтах рекомендуется применять вмассовом порядке при глубине промерзания до 1,7 м. При большей глубинепромерзания пучинистых грунтов мелкозаглубленные фундаменты рекомендуетсятолько для экспериментального строительства. Накопление опыта строительстваобъектов с мелкозаглубленными фундаментами в районах с большой глубинойпромерзания позволит в дальнейшей расширить область применения их на пучинистыхгрунтах.

Хотя областьприменения мелкозаглубленных фундаментов в иных грунтовых условиях формальновыходит за рамки настоящих норм, представляется целесообразным дать некоторыерекомендации по использованию таких фундаментов при строительстве малоэтажныхзданий на наиболее распространенных на территории нашей страны грунтах.

В соответствиис главой СНиП 2.02.01-83 глубина заложения фун­даментов на непучинистых грунтахне зависит от глубины их промерза­ния. Поэтому при строительстве малоэтажныхзданий на непучинистых грунтах мелкозаглубленные фундаменты рекомендуются кмассовому применению.

На основаниях,сложенных вечномерзлыми грунтами, мелкозаглубленные фундаменты могут бытьиспользованы для экспериментального строи­тельства. При этом должны бытьпредусмотрены мероприятия, направлен­ные на предотвращение недопустимыхдеформаций оснований, вызванных оттаиванием вечномерзлых грунтов.

Применениемелкозаглубленных фундаментов на естественном основании в грунтовых условиях Iтипа по просадочности рекомендуется лишь в том случае, если передаваемое нагрунт давление меньше начального просадочного давления. В остальных случаяхприменения таких фундаментов возможно лишь для экспериментального строительствапри условии, что суммарные деформации оснований, вызванные просадкой и осадкойгрунта, не превосходят предельных деформаций.

В грунтовыхусловиях П типа по просадочности применение мелкозаглубленных фундаментов наестественном основании не допускается.

Необходимоподчеркнуть, что поскольку основной причиной пучения грунтов является наличиев  них воды, способной при промерзании пере­ходить в лед, следует строгособлюдать требование  о недопустимости водонасыщения грунта в основаниимелкозаглубленных фундаментов в про­цессе строительства и при эксплуатациизданий. Следует предусматривать надежный отвод с площадки строительстваатмосферных и производ­ственных вод путем вертикальной планировки застраиваемойтерритории, устройства водоотводов и дренажа. При рытье траншей для фундаментови инженерных коммуникаций земляные работы следует производить с ми­нимальнымобъемом нарушения грунтов природного сложения. Не допус­кается скопление водыот повреждения временного трубопровода на площадке строительства. Вокруг зданийследует устраивать водонепроницае­мые отмостки шириной не менее 1 м и уклономне менее 0,03. Следует избегать устройства вводов трубопроводов канализации иводоснабжения с нагорной стороны здания. При эксплуатации зданий не допускаетсяизменять условия, применительно к которым запроектированы мелкозаглубленныефундаменты.

 

 

 

Министерство сель­ского строительства СССР	Ведомственные строительные нормы	ВСН 29-85
(Минсельстрой СССР)	Проектирование мелкоза­глубленных фундаментов	Минсельстрой СССР
	малоэтажных сельских зданий на пучинистых грунтах	Вводятся впервые

 

1. Общие положения

 

1.1. Настоящиеведомственные строительные нормы предназначе­ны для проектированиямелкозаглубленных фундаментов одно- и двух­этажных сельских зданий (жилых,культурно-бытовых, производственных сельскохозяйственных основного ивспомогательного назначения), строящихся на пучинистых грунтах с глубинойпромерзания не более 1,7 м. При этом должны соблюдаться требования,предусмотренные соответствующими общесоюзными нормативными документами.

Примечание.ВСН 29-85 могут быть использованы для проведения экспериментальногостроительства в районах с глубиной промерзания грунтов более 1,7 м.

1.2. Привыборе площадок для строительства зданий с мелкозаглубленными фундаментамипредпочтение следует отдавать участкам с однородными по составу грунтами как вплане, так и по глубине той части сезоннопромерзающего слоя, котораяпроектируется в качестве основания.

 

Внесены ЦНИИЭПсельстроем Минсельстроя СССР   НИИ оснований и подземных сооружений Госстроя СССР

Утверждены Министерством сельского строительства СССР 14 февраля 1985 г.

Срок введения в действие 1 марта 1985 г.

 

1.3. Растетоснований зданий, возводимых на пучинистых грунтах, следует производить подеформациям. Деформации основания, вызванные морозным пучением грунта подподошвой фундамента, не должны превосхо­дить предельных деформаций, которыезависят от конструктивных осо­бенностей зданий. При расчете основаниймелкозаглубленных фундаментов помимо настоящих норм необходимо соблюдатьтребования главы СНиП 2.02.01-83 по проектированию оснований зданий исооружений.

1.4. Припроектировании оснований и фундаментов на пучинистых грунтах необходимопредусматривать мероприятия (инженерно -мелиоративные,строительно-конструктивные, термохимические), направленные на уменьшениедеформаций зданий и сооружений.

Выбор типа иконструкции фундамента, способа подготовки основа­ния и других мероприятий поуменьшению неравномерных деформаций здания от морозного пучения должен решатьсяна основе технико-эконо­мического анализа с учетом конкретных условийстроительства.

 

2. ОЦЕНКА ПУЧИНИСТОСТИГРУНТОВ

 

2.1. Постепени пучинистости грунты подразделяются на пять групп (табл.1).Принадлежность пылевато-глинистого грунта к той или иной группе оцениваетсяпараметром R_f, определяемым по формуле

,                                                    (2.1)

где   W - расчетная предзимняя влажность вслое сезонного промерза­ния грунта, доли един., определяемая в соответствии сприложением 1;

W_p, W_L - средневзвешенные значения (в пределах слоя сезонногопромерзания грунта) влажностей, соответствующих границам раскатывания итекучести, доли един.;

W_cr - критическаявлажность, доля един., определяемая по гра­фику (рис.1) при средневзвешенныхзначениях числа плас­тичности и границы текучести;

М_о - безразмерный коэффициент, численно равный приоткрытой, оголенной от снега поверхности промерзающего грунта абсолютномузначению средней зимней температуры воздуха, определяемой в соответствии с главойСНиП по строительной климатологии и геофизике, а при отсутствии в ней данныхдля конкретного района строительства - по результатам наблюденийгидрометеорологической станции, находящейся в аналогичных условиях с райономстроительства.

Послевычисления по формуле (2.1) параметра R_f изтабл.1 опре­деляется интенсивность пучения f которая в дальнейшем используется при выборе конструкциифундамента и конструктивных мероприятий (п.3.5).

2.2.Пучинистые свойства крупнообломочных грунтов и песков, содержащих пылевато-глинистыефракции, а также супесей с Ip <0,02 определяются посредством показателя дисперсности Д. Эти грунты отно­сятсяк пучинистым при D ³ 1 (при 1< D < 5 грунты слабопучинистые; приД > 5 - среднепучинистые).

Значение Допределяется по формуле

 

,                                                                                                     (2.2)

 

Таблица 1

 

Классификацияпылевато-глинистых грунтов по степени пучинистости

 

Наименование грунта	Степень пучинистости грунта
	практически непучинистый f < 0,01	слабопучинистый 0,01 < f £ 0,035	среднепучинистый 0,03 < f £ 0,07	сильнопучинистый 0,07 < f < 0,12	чрезмерно пучинистый f  > 0,12
	Значение параметра Rf
Супеси с 0,02 < Iр < 0,07	0,0014	0,0014 - 0.0049	0,0049-0,0098	0,0098-0,0169	0,0169
Супеси пылеватые с 0,02<I£0,07	0,0009	0,0009-0,003	0,003-0,006	0,006-0,0103	0,0103
Суглинки с 0,07 <Iр< 0,I7	0,001	0,001-0,0035	0,0035-0,0071	0,0071-0,0122	0,0122
Суглинки пылеватые с 0,07 < Iр £ 0,13	0,0008	0,0008-0,0027	0,0027 -0,0054	0,0054-0,0093	0,0093
Суглинки пылеватые с 0,13 < Iр £ 0,17	0,0007	0,0007-0,0023	0,0023-0,0046	0,0046-0,0079	0,0079
Глины с Iр > 0,17	0,0012	0,0012-0,0043	0,0043-0,0086	0,0086-0,0147	0,0147

 

Примечание. Значение R_fрассчитывается по формуле (2.11), в которой плотность сухого грунта принятаравной 1,5 т/м³; при иной плотности грунта расчетное значение R_f умножается на отношение r_d /15, где   r_d -плотность сухого исследуемого грунта, т/м³.

 

Рис. 1.Значение критической влажности W_cr в зависимости от числа пластичности I_p и границы текучести W_L

 

где k₁ - коэффициент, равный 1,65х10^-4см²;

e_o- коэффициент пористости;

 -средний диаметр частиц грунта, см, определяемый по формуле

             ,                                                             (2.3)

Здесь p₁, p₂,p_i - содержание отдельных фракций грунта,доли ед.;

d₀₁, d₀₂, d_0i -  средний диаметрчастиц отдельных фракций, см.

 

Средниедиаметры частиц отдельных фракций определяется по их минимальным размерам,умноженным на коэффициент 1,4. За расчетный средний диаметр последней тонкойфракции принимается максимальный размер частиц, деленный на коэффициент I,4.

2.3.Пучинистые грунты характеризуется деформацией пучения h_f,представляющей высоту поднятия ненагруженной поверхности промерзшего грунта.

2.4.Неравномерность пучения грунта по площади характеризует­ся относительнойдеформацией пучения , под которой пони­маетсяотношение разности деформаций пучения Dh_f в двух точках к расстоянию L между ними, назначаемому в соответствии с конструктивнымиособенностями сооружения.

 

3. КОНСТРУКЦИИМЕЛКОЗАГЛУБЛЕННЫХ ФУНДАМЕНТОВ НА ПУЧИНИСТЫХ ГРУНТАХ

 

3.1. Длязданий с малонагруженными фундаментами следует приме­нять такие конструктивныерешения, которые направлены на снижение сил морозного пучения и деформацияконструкций зданий, а также на приспособление зданий к неравномернымдеформациям оснований.

3.2.Мелкозаглубленный (незаглубленный) фундамент конструктив­но представляет собойбетонный или железобетонный элемент уложен­ный, как правило, на подушку илиподсыпку из непучинистого материа­ла (рис.2), которые уменьшают перемещенияфундамента как в период промерзания грунта, так и при его оттаивании.

3.3. Вкачестве материала для устройства подушки (подсыпки) может быть использованпесок гравелистый, крупный или средней круп­ности, мелкий щебень, котельныйшлак, а также - непучинистые грунты, имеющее показатель дисперсности Д < 1.

В необходимыхслучаях для увеличения несущей способности основания целесообразнопредусматривать устройство песчано-щебеночной подушки, состоящей из смеси пескакрупного, средней крупности (40%), щебня или гравия (60%).

 

Рис.2.Конструктивные решения фундаментов;

     а - незаглубленный фундаментна выравнивающей подсыпке, б - незаг­лубленный фундамент на подушке изнепучинистого материала, в - неза­глубленный фундамент на подсыпке изнепучинистого материала, г - мелкозаглубленный фундамент на выравнивающейподсыпке, д - мелкозаглубленный фундамент на подушке из непучинистогоматериала,

1 - фундаментный блок, 2 -выравнивающая, подсыпка из песка, 3 - подушка из непучинистого материала, 4 -засыпка из непучинистого материала, 5 - подсыпка из непучинистого материала, 6- отмостка, 7 - гидроизоляция, 8- стена здания

 

3.4. Привысоком уровне подземных вод и верховодке необходимо предусматривать меры кпредохранению материала подушки от заиливания окружающим пучинистым грунтом. Сэтой целью следует обрабаты­вать грунт по контуру подушки различного видавяжущими смазочными веществами или использовать полимерные материалы.

3.5. Взависимости от степени пучинистости грунта основания ленточныемелкозаглубленные фундаменты зданий со стенами из кирпича, блоков, панелейследует устраивать:

- напрактически непучинистых, слабопучинистых и среднепучинистых при (при f £ 0,05) грунтах - из бетонных (керамзитобетонных) блоков,укладываемых свободно, без соединения между собой;

- насреднепучинистых (при f  > 0,05) и сильнопучинистыхгрун­тах - из сборных железобетонных (керамзитобетонных) блоков, жесткосоединенных между собой, или из монолитного железобетона.

Насреднепучинистых грунтах могут применяться ленточные фундаменты из сборныхблоков с устройством над ними и под ними армированных поясов;

- на сильно- ичрезмерно пучинистых грунтах - армированные монолитные фундаменты с применениемпри необходимости армированных или железобетонных поясов над проемами верхнегоэтажа и в уровне перекрытий.

Независимо отстепени пучинистости грунта при  f  > 0,05 ленточныефундаменты всех стен здания должны быть жестко связаны между собой, объединеныв единую рамную конструкцию.

3.6. Ленточныемелкозаглубленные  (незаглубленные) фундаменты зданий из  деревянныхконструкций следует устраивать:

- напрактически непучинистых и слабопучинистых грунтах - из сборных бетонных(керамзитобетонных) блоков, укладываемых свободно, без соединения между собой;

- насреднепучинистых грунтах - из армированных блоков сечением 0,25х0,2 м и длинойне менее 2 м, укладываемых в два ряда с перевязкой швов;

- на сильно- ичрезмерно пучинистых грунтах из сборных арми­рованных блоков, жесткосоединенных между собой, или монолитного железобетона.

3.7.Столбчатые мелкозаглубленные фундаменты на средне- и сильнопучинистых грунтахдолжны быть жестко связаны между собой фундаментными балками, объединенными вединую рамочную систему.

На практическинепучинистых и слабопучинистых грунтах фундаментные балки соединять между собойне требуется. Это требование распространяется также на среднепучинистые грунты,подвергшиеся локальному уплотнению при устройстве фундаментов в вытрамбованныхкотлованах и фундаментов из забивных блоков.

3.8. Приустройстве столбчатых фундаментов необходимо предус­матривать зазор междуфундаментными балками и планировочной поверхностью грунта. Зазор должен быть неменее расчетной деформации пучения ненагруженного грунта.

3.9. Сборныежелезобетонные элементы при устройстве на сильно-  и чрезмерно пучинистыхгрунтах мелкозаглубленных фундаментов в виде сплошных плит следует жесткосоединять между собой.

3.10.Протяженные здания следует разрезать по всей высоте на отдельные отсеки, длинакоторых принимается: для слабопучинистых грунтов до 30 м, среднепучинистых - до25 и, сильнопучинистых - до 20 м, чрезмерно пучинистых - до 15 м.

3.11. Секциизданий, имеющие равную высоту, следует устраивать на раздельных фундаментах.

4. РАСЧЕТ ОСНОВАНИЯМЕЛКОЗАГЛУБЛЕННЫХ ФУНДАМЕНТОВ ПО ДЕФОРМАЦИЯМ ПУЧЕНИЯ ГРУНТА

 

4.1. Расчетоснования по деформациям пучения грунта ниже подошвы мелкозаглубленногофундамента производится исходя из следующих, условий.

h_fp £ S_u                                                                                   (4.1)

                                                                                       (4.2)

где h_fp и e_fp - соответственно деформация пучения и относительнаядеформация грунта основания с учетом давления под подошвой фундамента;

S_u,  -соответственно предельные деформации основания, принимаемые по табл.2.

 

4.2. Расчетдеформаций пучения грунтов основания, а также глу­бины заложения фундаментапроизводится в следующей последователь­ности:

а) на основематериалов изысканий и данных табл.1 определяется степень пучинистости грунтаоснования и в зависимости от нее выби­рается тип и конструкция фундамента;

б)предварительно задаются размеры подошвы фундамента, глубина его заложения,толщина подушки из непучинистого материала;

 

Таблица 2

 Предельныедеформации основания

 

Конструктивные особенности зданий	Предельные деформации пучения Su, см	Предельные относительные деформа­ции пучения
		относительный прогиб или выгиб	относительная раз­ность деформаций пучения
Бескаркасные здания с несущи­ми стенами из:		0,00035	-
панелей	2,5
блоков и кирпичной кладки без армирова­ния	2,5	0,0005*	-
блоков и кирпичной кладки с армированием или железобе­тонными поясами при наличии сборно-монолитных мо­нолитных ленточных или столбчатых фундаментов со сборно-моно-литными фундаментными балками	3,5	0,0006*	-
Здания стоечно балоч­ной конструкции	4,0		0,005
Здания с деревянными конструк­циями:
на ленточных фунда­ментах	5	0,002	-
на столбчатых фунда­ментах	5	-	0,006
Бескаркасные здания с несу­щими стенами при L/H £ 3 (L -  длина боль­шей стены, Н- высота стены) на ленточных и плитных фундаментах	8	-	0,005 (крен)

*   Допускается принимать большие значения , еслина основании расчета стены на прочность будет установлено, что напряжения вкладке не превышают расчетных сопротивле­ний кладки растяжению при изгибе.

 

в)производится поверка условия, согласно которому среднее давление под подошвойфундамента не должно превышать расчетного сопротивления материала подушки, адавление на глубине, равной толщине подушки, - расчетного сопротивления грунта;расчет выполняется в соответствии с главой СНиП 2.02.01-83;

г)производится проверка фундамента по устойчивости на воздействие касательных силпучения; расчет выполняется по методике, изложенной в главе СНиП II-18-76, нормативные удельные касательные силы пученияпринимаются равными: для слабопучинистых грунтов 7 тс/м², длясреднепучинистых грунтов 9 тс/м² , для сильно- и чрезмернопучинистых грунтов 11 тс/м²;

д)определяется деформация пучения ненагруженного основания;

е)определяются температурный режим и динамика сезонного промерзания грунтовоснования, на основе которых рассчитывается давление морозного пучения наподошву фундамента;

ж)производится расчет основания фундамента по деформациям пучения грунта.

4.3.Деформация пучения ненагруженного основания h_fi определяется по одной из формул, приведенных в табл. 3, наоснове предварительно заданных глубины заложения фундамента d и толщины подушки h_п.

Входящая в этиформулы деформация пучения ненагруженной поверхности грунта h_f определяется в соответствии с приложением 2. Расчетнаяглубина промерзания грунта d_f определяется в соответствии с главой СНиП 2.02.01-83.

4.4. Давлениена подошву фундамента (P_r, тс/м²)от нормальных сил пучения определяются по формулам для столбчатого фундамента скруглой формой подошвы

,                                                                                              (4.3)

длястолбчатого фундамента с квадратной формой подошвы

,                                                                                             (4.4)

длястолбчатого фундамента с прямоугольной формой подошвы

,                                                                                 (4.5)

для ленточногофундамента

,                                                                                            (4.6)

где       d_z - мощность слояпучащегося грунта, вызывающего ниже по­дош­вы фундамента деформацию h_fi (см. п.4.4); для первой схемы расчета d_z = 0,75d_f - d - h_п, для остальных двухсхем d_z = d_f- d - h_п;

k_a -коэффициент условий работы промерзающего грунта основания под фундаментом,определяемый из графиков        (рис.3) в зависимости от величины d_z и площади подошвы фундамента А_f при А_f> 1м²; коэффициент условий работы принимается равным k_a при А_f = 1м²;

для ленточногофундамента A_f принимается на единицу егодлины;

r - радиус подошвы столбчатого фундамента круглойформы, м;

b, a - соответственноширина и длина подошвы столбчатого фундамента прямоугольной формы;

b₁- ширина ленточного фундамента;

s_s - сопротивление смещению мерзлого грунта относительно фун­дамента,тс/м²; определяется в соответствия с приложением 3.

 

Таблица 3

Схемырасчета деформаций пучения ненагруженного основания в зависимости отгидрогеологических условий и рельефа участка застройки

 

№ схе­мы	Условия увлажнения грунтов по виду рельефа	Расстояние от по­верхности грунта до уровня подземных вод dwn	Ориентировочное значение средней влажности в пре­делах сезонно­промер­зающего слоя dfn	Формулы для опреде­ления деформации пучения ненагруженного основания
1.	Сухие участки - возвышен­ности, всхол­млен­ные места. Водораз­дельное плато. Грунты увлажняются только па счет атмосферных осадков	aw > afn + z	а) W £ Wcr + 0,3Ip         б) W ³ Wcr + 0,3Ip
2.	Сухие участки - слабо всхолм­ленные места, рав­ни­ны, пологие склоны с затяжным уклоном котло­вины с признаками по­верхностного забола­чивания. Грунты увлаж­няются за счет атмо­сферных осадков и верхо­водки, частично подзем­ных вод	aw > afn + z	W > Wcr + 0,3Ip
3.	Мокрые участки - пони­женные равнины, котло­вины, межсклоновые ни­зины, заболоченные мес­та. Грунты водона­сы­щаются за счет атмо­сферных осадков и подземных вод, включая верховодку	aw < afn	W > Wcr + 0,5Ip

 

Примечание.значение d_w рассчитывается с учетом прогнозаизменения уровня подземных вод;   z - наименьшеерасстояние, м, от границы промерзания d_fn доуровня подземных вод, при котором эти воды не оказывают влияния на увлажнениепромерзающего грунта; значение z определяется потабл.4.

 

Таблица4

Наименьшеерасстояние от границы промерзания до уровня подземных вод

 

Наименование грунта	Значение z, м
Глина с монтмориллонитовой и иллитовой основой	3,5
Глины с каолинитовой основой	2,5
Суглинки пылеватые с Iр > 0,13	2,5
Суглинки с  Iр > 0,13	2,0
Суглинки пылеватые с Iр £ 0,13	2,0
Суглинки с Iр £ 0,13	1,8
Супеси пылеватые с Ip ³ 0,2	1,5
Супеси с Iр > 0,02	1,3
Супеси с Ip £ 0,02	1,0
Пески пылеватые	1,0
Пески мелкие	0,8

 

4.5.Деформация пучения грунта основания с учетом давления под подошвой фундаментаопределяется по формуле

,                                                                                   (4.7)

где р_i - давление по подошвефундамента от внешней нагрузки, тс/м2;

p_r - то же обозначение, что в п.4.4;

b - коэффициент, учитывающийвлияние подушки на работу фундамента; принимается по табл.5.

 

4.6.Относительная деформация пучения грунта основания с уче­том жесткостинадфундаментных конструкций здания определяется по формуле

,                                                                                          (4.8)

где    g_п - коэффициентнадежности, принимаемый равным 1,1;

          w - коэффициент, зависящий отпоказателя гибкости конструкций здания l,определяется из графика (рис.4); показатель l определяется в соответствии с приложением 4;

Dh_fp-разность деформаций пучения ( h_1fp - h_2fp ), м, определяемая при экстремальных значенияхрасчетной предзимней влажности грунта на площадке строительства;

L - длина стены здания (отсека), м.

 

 

Рис. 3. Значениякоэффициента k_a

 

Рис. 4. Значениекоэффициента w в зависимости отпоказателя гибкости конструкции здания l

 

Таблица5

Значениякоэффициента b

 

Отношение толщины подушки к ширине фундамента hп/b	Значения коэффициента
	для столбчатых фундаментов	для ленточных фунда­ментов
0,00	1,00	1,00
0,25	0,95	0,98
0,50	0,90	0,96
0,75	0,85	0,94
1,00	0,80	0,92
1,25	0,71	0,88
1,50	0,63	0,84
1,75	0,54	0,80
2,00	0,45	0,76
2,25	0,36	0,72
2,50	0,25	0,68
2,75	0,16	0,64
3,00	0,10	0,60

 

Примечание. Для промежуточных значений  коэффициент b определяется по интерполяции.

 

4.7. Припоказателе гибкости конструкций l >3 относительная деформация пучения грунта основания определяется по формулам:

для ленточныхфундаментов

                                                                                                    (4.9)

для столбчатыхфундаментов

                                                                                                    (4.I0)

где Dh_fp- то же обозначение, что в п.4.6;

l - расстояние между соседними фундаментами.

 

Крен основанийзданий ограниченных размеров в плане (при ) определяется по формуле

                                                                                    (4.11)

 

5. РАСЧЕТ ВНУТРЕННИХУСИЛИЙ В КОНСТРУКЦИЯХ ЗДАНИЙ

 

3.1.Изгибающие моменты М, тс×м, ипоперечные силы F, тс, возникающие в конструкцияхздания при неравномерных деформациях пучения грунтов основания, определяются поформулам

;                                                                                            (5.1)

;                                                                                           (5.2)

где B, B₁- коэффициенты, зависящие от  l   иопределяемые по графикам (рис.5,6);

[EI] - приведенная жесткость на изгибпоперечного сечения конструкций здания в системе фундамент-цоколь-поясусиления-стена, тс.м², определяемая в соответствии с приложением 4;

Dh_fi,L - те же обозначения, что в формуле (4.8).

 

 Изгибающиемоменты и поперечные силы, возникающие в ленточных (плитных) фундаментах зданийограниченных размеров в плане (при ), определяются из расчета балок(плит) на упругом основании без учета жесткости надфундаментных конструкций.

5.2.Изгибающее моменты и поперечные силы в отдельных конст­руктивных элементах(фундамент, цоколь, стена, пояс) определяются по формулам

;                                                                                               (5.3)

                                                                                                  (5.4)

где [EI]_i, [GA]_i - соответственно изгибная и сдвиговая жесткостьсечения рассматриваемого элемента;

G - модуль сдвига, тс/м², принимаемый равным 0,4E.

 

 

Рис. 5. Значениекоэффициента B

 

 

Рис. 6. Значениякоэффициента B₁

 

5.3. Силы         F_r, возникающие в связях панельных стен, определяетсяпо формуле

,                                                                                 (5.5)

где d_i, y_o,E_j, A_j  -те же обозначения, что в формуле (13) приложения 4.

 

По найденнымвнутренним усилиям производится расчет на прочность конструктивных элементовзданий в соответствии с требова­ниями глав СНиП по проектированию каменных иармокаменных конструкций, бетонных и железобетонных конструкций.

 

6. УСТРОЙСТВОМЕЛКОЗАГЛУБЛЕННЫХ ФУНДАМЕНТОВ НА ПУЧИНИСТЫХ ГРУНТАХ

 

6.1. Наотведенной под строительство площадке в первую очередь необходимо выполнитькомплекс работ по инженерной подготовке в следующем составе:

снятиедернорастительного или пахотного слоя в местах установ­ки фундаментов, в увязкес общей планировкой застраиваемого участка;

выполнениепредусмотренных проектом работ по отводу поверх­ностных вод.

6.2.Подготовка основания под мелкозаглубленный ленточный (столбчатый) фундаментсостоит из отрывки траншеи (котлована), зачистки дна, устройствапротивопучинной подушки. При устройстве подушки непучинистый материалотсыпается слоями толщиной не более 20 см и уплотняется катками илиплощадочными вибраторами до

r_d =  1,6т/м³.

6.3. Воизбежание водонакопления и осыпки стенок траншей (котлованов) отрывку ихследует производить после завоза фундаментных блоков и других строительныхматериалов, необходимых для устройства мелкозаглубленных фундаментов.

6.4. Послеукладки фундаментных блоков пазухи траншей (котлованов) должны быть засыпаныпредусмотренным в проекте материалом (непучинистым или местным грунтом) собязательным уплотнением.

6.5. Послеокончания работ по устройству фундаментов следует незамедлительно закончитьвокруг здания планировку с обеспечением стока атмосферных вод от здания иустройством отмосток.

6.6. Недопускается оставлять мелкозаглубленные (незаглубленные) фундаментынезагруженными на зимний период. Если это условие по каким-либо обстоятельствамоказывается невыполнимым, вокруг фунда­ментов следует устраивать временнотеплоизоляционные покрытия из опилок, шлака, керамзита, шлаковаты, соломы идругих материалов, предохраняющих грунт от промерзания.

6.7.Запрещается устраивать мелкозаглубленные фундаменты на промерзшем основании. Взимнее время допускается устраивать такие фундаменты только при условииглубокого залегания грунтовых вод с предварительным оттаиванием мерзлого грунтаи обязательной засыпкой пазух непучинистым материалом.

 

Приложение1

Определение расчетнойпредзимней влажности грунта

 

Расчетнаяпредзимняя влажность в слое грунта толщиной, равной глубине нормативногопромерзания d_fn определяетсяпо формуле

,                                                                                                   (1)

где W_п - средневзвешенное значениевлажности в слое сезонно про­мер­зающего грунта, доли един., полученное порезультатам изысканий в летне-осенний период;

W_e-  расчетное количество осадков, выпавших за период t,предшествующий моменту проведения изысканий и определяемый по формуле (2);

W₀ - расчетноеколичество осадков, выпавших в предзимний (до установления среднемесячнойотрицательной температуры воздуха) период, равный по продолжительности t_e.

 

Значения W_{e и} W₀ определяются по данным"Справочника по климату" или по среднемноголетним данным наблюденийгидрометеорологической станции, находящейся в аналогичных условиях с райономстроительства. Продолжительность периода t_e , сутки, определяется отношением

, при t_e £ 90,                                                                                    (2)

где K - коэффициент фильтрации, м/сутки.

 

Приложение2

Расчет деформациипучения ненагруженной поверхности грунта

 

1. Деформацияпучения ненагруженной поверхности пылевато-глинистого грунта при егопромерзании до расчетной глубины d_f в зависимости от расчетной предзимней влажности W определяется по формулам

при   W > W_pr

               (1)

при W £ W_pr

,                                                  (2)

где W_pr - влажность предела пучениягрунта, определяемая по формуле

,                                               (3)

в которой

0,92, r_w,r_s,r_d- плотность, т/м³, соответственно льда, воды, твердых частиц исухого грунта;

K_w - коэффициент содержаниянезамерзшей воды в мерзлом грунте при температуре, равной 0,5Т_up ;

Т_up - минимальная температурагрунта, пря которой прекра­щается его пучение; T_up,K_w   определяются по таблице настоящегоприложения;

T₀ - расчетная температура уоткрытой, оголенной от снега поверхности грунта (°С); принимается равнойсредней температуре воздуха за зимний период;

W_p, W_cr - те же обозначения, что в п.2.1;

K_b - параметр, выражающий отношениекоэффициентов влагопроводности, равный

,                                                              (4)

где W_sat -  полная влагоемкостьгрунта;

I_t -температурный коэффициент, равный

,                                                (5)

где y - параметр,характеризующий зону одновременного пучения, определяется по номограммам(рис.1,2);

h -параметр, выражающий связь между температурой и содержа­ни­ем незамерзшей водыв зоне промерзания, определяется по таблице настоящего приложения.

2. Деформацияпучения ненагруженной поверхности песчаного грунта определяется по формуле

h_f = f_id_f,                                                                                                  (6)

где f_i - интенсивность пучения, принимаемая равной:

          f_i = 0,035 для слабопучинистого песчаного грунта;

          f_i = 0,07 для среднепучинистого песчаного грунта.

 

Таблица

Значенияпараметров h, K_w,и температуры прекращения пучения T_up различных видов глинистого грунта

 

Наимено­вание вида грунта	Число пластич­ности грунта	Темпе­ратура пре­краще­ния пуче­ния Tup	Значе­ние пара­метра h	Значение коэффициента Kw при расчетной температуре грунта T0, °C
				-0,3	-0,5	-1	-2	-3	-4	-6	-8	-10
Супесь	0,02<Ip£0,07	-1,5	3,55	0,6	0,5	0,4	0,35	0,33	0,3	0,28	0,26	0,25
Супесь пылеватая
Суглинок
Суглинок	0,07<Ip£0,13	-2,0	4,25	0,7	0,65	0,6	0,5	0,48	0,45	0,43	0,41	0,4
пылеватый		-2.5	5,0
Суглинок	0,13<Ip£0,17	-2,5	3,8	-	0,75	0,65	0,55	0,53	0,5	0,48	0,46	0,45
Суглинок пылеватый		-3	5,35
Глина	Ip>0,17	-4,0	2,5	-	0,95	0,9	0,65	0,63	0,6	0,58	0,56	0,55

 

Примечание.Для промежуточных значений температуры коэффициент K_wпринимается по интерполяции.

 

Рис.1. Значениепараметра y для суглинков

 

Рис. 2. Значениепараметра y для пылевато-глинистыхгрунтов

Приложение 3

Определениесопротивления смещению мерзлого грунта относительно фундамента

 

1.Сопротивление смещенного мерзлого грунта относительно фундамента определяетсяпо таблице настоящего приложения в зависимости от скорости пучения u_t и расчетной температуры промерзающего грунта T_d под фундаментом.

2. Скоростьпучения грунта u_t, м/сутки, определяется из выражения

,                                                                            (1)

где h_fi - деформация пученияненагруженного основания, определяемая в соответствии с п. 4.3;

t_d - продолжительность периода, вмесяцах, промерзания грунта под фундаментом

,                                                                     (2)

Здесь t₀ - продолжительностьпериода с отрицательными температурами воздуха, в месяцах, определяемая всоответствии с главой СНиП 2.01.01-82.

d, h_п, d_f - те же обозначения, что в п. 4.3.

3. Расчетнаятемпература грунта под фундаментом определяется по формуле

,                                                                             (3)

при

          ,                                                (4)

где T_min - средняя температуравоздуха наиболее холодного месяца зимнего периода, °C, определяемая всоответствии с главой СНиП 2.01.01-82.

 

Таблица

Значенияs_s

 

Расчет­ная темпера­тура грунта под	Средняя скорость пучения грунта ufx102 м/сутки, промерзающего под подошвой фундамента
фунда­мен­том Td, °C	0,02	0,04	0,06	0,08	0,1	0,12	0,14	0,16	0,18	0,2	0,25	0,3	0,35	0,4	0,45	0,5	0,55	0,6	0,65	0,7
-0,6	0,5	1,1	1,6	2,2	2,7	3,3	3,8	4,4	4,9	5,5	6,8	8,2	9,6	11,0	12,3	13,7	15,1	16,4	17,8	19,2
-0,8	0,6	1,2	1,8	2,4	3,0	3,6	4,2	4,8	5,4	6,0	6,6	9,1	10,6	12,1	13,6	15,2	16,7	18,2	19,7	21,2
-1	0,7	1,3	2,0	2,7	3,0	4,0	4,7	5,4	6,1	6,7	8,4	10,1	11,8	13,5	15,2	16,9	18,6	20,2	21,0	23,6
-1,2	0,75	1,5	2,2	3,0	3,8	4,5	5,2	6,0	6,7	7,5	9,4	11,2	13,1	15,0	16,9	18,8	20,6	22,5	34,4	26,2
-1,4	0,8	1,6	2,5	3,3	4,1	5,0	5,8	6,7	7,5	8,3	10,4	12,5	14,6	16,7	18,8	20,8	22,9	25,0	27,1	29,2
-1,6	0,9	1,8	2,8	3,7	4,6	5,6	6,5	7,4	8,3	9,3	11,6	13,9	16,2	18,5	20,8	23,2	25,4	27,8	30,1	32,4
-1,8	1,0	2,0	3,1	4,1	5,1	6,2	7,2	8,2	9,3	10,3	12,8	15,4	18,0	20,6	23,1	25,7	28,3	30,8	33,4	36,0
-2	1,1	2,3	3,4	4,6	5,7	6,9	8,0	9,1	10,3	11,4	14,3	17,1	20,0	22,8	25,7	28,6	31,4	34,2	37,1	40,0
-2,2	1,3	2,5	3,8	5,1	6,3	7,6	8,9	10,1	11,4	12,7	15,8	19,0	22,2	25,4	28,6	31,7	34,9	38,0	41,2	44,4
-2,4	1,4	2,8	4,2	5,6	7,0	8,5	9,8	11,3	12,7	14,1	17,6	21,1	24,7	28,2	31,7	35,2	38,8	42,3	45,8	49,3
-2,6	1,5	3,1	4,7	6,2	7,8	9,4	10,9	12,5	14,1	15,6	19,5	23,5	27,4	31,3	35,2	39,1	43,0	47,0	50,9	54,8
-2,8	1,7	3,5	5,2	6,9	8,7	10,4	12,1	13,9	15,6	17,4	21,7	26,0	30,4	34,8	39,1	43,5	47,8	52,1	56,5	60,8
-3	1,9	3,8	5,8	7,7	9,6	11,6	13,5	15,4	17,4	19,3	24,1	28,9	33,8	38,6	43,4	48,3	53,1	57,9	62,8	67,6
-3,2	2,1	4,2	6,4	8,6	10,7	12,9	15,0	17,2	19,3	21,5	26,8	32,2	37,6	42,9	48,3	53,7	59,0	64,4	69,8	75,1
-3,4	2,4	4,7	7,2	9,5	11.9	14,3	16,7	19,1	21,5	23,8	29,8	35,8	41,7	47,7	53,6	59,6	65,6	71,5	77,5	83,4
-3,6	2,6	5,3	7,9	10,6	13,2	15,9	18,5	21,2	23,8	22,5	33,1	39,7	46,3	53,0	59,6	66,2	72,8	79,4	86,1	92,7
-4	3,3	6,5	9,8	13,1	16,3	19,6	22,9	26,1	29,4	32,7	40,8	49,0	57,2	65,3	73,5	81,7	89,8	98,0	106,2	114,3
-4,2	3,6	7,2	10,9	14,5	18,I	21,8	25,4	29,0	32,7	36,3	45,4	54,4	63,5	72,6	81,6	90,7	99,8	108,8	117,9	127,0
-4,4	4,0	8,1	12,1	16,6	20,1	24,2	28,2	32,2	36,3	40,3	50,4	60,4.	70,5	80,6	90,7	110,8	120,9	131,0	131,0	141,0
-4,6	4,5	9,0	13,4	17,9	22,4	26,9	31,3	35,8	40,3	44,8	55,9	67,1	78,3	89,5	100,7	111,9	123,1	134,3	145,5	156,7
-4,8	5,0	9,9	14,9	20,0	24,9	29,8	34,8	39,8	44,7	49,7	62,1	74,6	87,0	99,4	111,9	124,3	136,7	149,1	161,6	174,0
-5	5,5	11,0	16,6	22,1	27,6	33,1	38,7	44,2	49,7	55,2	69,0	82,8	96,6	100,4	121,2	138,0	151,9	165,7	170,5	193,3
-5,2	6,1	12,3	18,4	24,5	30,7	36,8	42,9	49,1	55,2	61,3	76,7	92,0	107,3	122,7	138,0	153,3	168,7	184,0	199,3	214,7
-5,4	6,8	13.6	20,4	27,2	34,1	40,9	47,7	54 ,5	61,3	68,1	85,2	102,2	119,7	136,2	153,3	170,3	187,3	204,4	221,4	238,4
-5,6	7,6	15,1	22,7	30,3	37,8	45,4	53,0	60,5	68,1	75,7	94,6	113,5	132,4	151,3	170,2	189,2	208,1	227,0	246,0	264,8
-5,8	8,4	16,8	25,2	33,6	42,0	50,4	58,8	67,2	75,6	84,0	106,1	126,1	147,1	168,1	189,1	210,1	231,1	252,1	273,1	294,1
-6	9,3	18,7	28,0	37,3	46,7	56,0	65,3	74,7	84,0	93,3	116,7	140,0	163,4	186,7	210,0	233,4	256,7	280,0	303,4	326,7

 

Примечание. Для промежуточных  значений T_d и u_f  значение s_sпринимается по интерполяции.

                Приложение4

Расчет показателягибкости конструкций здания

1.       Показательгибкости конструкций здания lопределяется по формуле

          ,                                                                                       (1)

где                    [EI] - приведеннаяжесткость на изгиб поперечного сечения конструкций здания в системефундамент-цоколь-пояс усиления - стена, тс.м², определяемая поформуле (4);

С - коэффициент жесткости основания при пучении грунта для основанийленточных фундаментов;

L - длина стены здания (отсека), м;

,                                                                                     (2)

для оснований столбчатых фундаментов

                         ,                                                                               (3)

Здесь p_r, h_fi, b₁ - те же обозначения, что в пп. 4.4-4.5;

A_f - площадьподошвы столбчатого фундамента, м²;

n_i - число столбчатых фундаментов впределах длины стены здания (отсека).

 

2. Приведеннаяжесткость на изгиб поперечного сечения конст­рукций здания в системефундамент-цоколь-пояс усиления-стена, тс/м², определяется по формуле

          [EI] = [EI]_f + [EI]_z + [EI]_p + [EI]_s,                                                          (4)

где  [EI]_f,[EI]_z, [EI]_p, [EI]_s - соответственно жесткость на изгиб фундамента,цоколя, пояса усиления, стены здания.

 

3. Жесткостьна изгиб, тс/м², фундамента, цоколя и пояса уси­ления определяетсяпо формулам

[EI]_f = g_fE_f(I_f + A₀y₀²);                                                                                    (5)

[EI]_z = g_zE_z(I_z + A_zy_z²);                                                                    (6)

[EI]_p = g_pE_p(I_p + A_py_p²);                                                                  (7)

где E_f, E_z,E_p - соответственно модули деформации тс/м²,мате­риала фундамента, цоколя и пояса;

I_f, I_z, I_p - соответственно моменты инерции, м⁴,поперечного сечения фундамента, цоколя и пояса усиления относи­тельнособственной главной центральной оси;

A₀, A_z, A_p -  площади поперечного сечения, м²,фундамента, цоколя и пояса усиления;

y₀, y_z, y_p - соответственно расстояния, м, от главнойцентральной оси поперечного сечения фундамента, цоколя и пояса усиления доусловной центральной оси сечения всей системы;

g_f, g_z, g_p - соответственнокоэффициенты условий работы фундамента, цоколя и пояса усиления, принимаемыеравными 0,25.

 Жесткость наизгиб фундамента, состоящего из блоков, не  связанных между собой, принимаетсяравной нулю. Если цоколь является продолжением фундамента или обеспечена ихсовместная работа, цоколь и фундамент следует рассматривать как единыйконструктивный элемент. При отсутствии поясов усиления [EI]_p = 0. При наличии нескольких поясов усиления жесткостьна изгиб каждого из них определяется по формуле (7).

4. Жесткостьна изгиб, тс/м², стен из кирпича, блоков, моно­литного бетона(железобетона) определяется по формуле

[EI]_s = g_sE_s(I_s + A_sy_s²),                                                                           (8)

 где E_s -модуль деформации материала стены, тс/м²;

 g_s- коэффициент условий работы стены, принимаемый равным: 0,15 - для стен изкирпича, 0,2 - для стен из блоков, 0,25 - для стен из монолитного бетона;

I_s - момент инерции поперечногосечения стены, м⁴, определяется по формуле (9);

А_s - площадь поперечного сечениястены, м²;

у_s - расстояние, м, от главнойцентральной оси попереч­ного сечения стены до условной нейтральной оси сечениявсей системы.

Момент инерции поперечногосечения стены определяется по формуле

          ,                                                                                          (9)

где I₁ и I₂ -соответственно момент инерции сечения стены по проемам и по простенкам, м⁴.

 

Площадь поперечногосечения стены определяется по формуле

          ,                                                                                 (10)

где b_s - толщина стены, м.

 

Расстояние отцентра тяжести приведенного поперечного сечения стены до ее нижней граниопределяется по формуле

          ,                                                                               (11)

5. Состояниеот главной центральной оси поперечного сечения фундамента до условнойнейтральной оси системы фундамент-цоколь-пояс усиления - стена определяется поформуле

,                                                                             (12)

где E_i, A_i- соответственно модуль деформации и площадь поперечного сечения i-го конструктивного элемента (цо­коля, стены, пояса);

g_i - коэффициент условий работы i-гоконструктивного элемента;

y_i - расстояние от главнойцентральной оси поперечного сечения   i-гоконструктивного элемента до главной центральной оси поперечного сеченияфундамента.

 

6. Жесткостьна изгиб, тс.м², стен из панелей определяется по формуле

          ,                                                                (13)

где E_j, A_j - соответственно модуль деформации, тс/м², иплощадь поперечного сечения, м², j-тойсвязи;

m - число связей между панелями;

d_i - расстояние от j-той связи до главной центральной оси поперечного сеченияфундамента, м;

y₀ - расстояние от главной центральнойоси поперечного сечения фундамента до условной нейтральной оси системыфундамент-стена здания, определяемое по формуле

                      ,                                                 (14)

в которой n - число конструктивных элементов всистеме фундамент-стена.

Приложение 5

ПРИМЕР РАСЧЕТАМЕЛКОЗАГЛУБЛЕННОГО ЛЕНТОЧНОГО ФУНДАМЕНТА

 

1.ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

 

1. Требуетсязапроектировать мелкозаглубленный фундамент одноэтажного здания с полами поцокольному перекрытию, возводимому вблизи г. Вологды.

Материаломстен является легкий бетон М75,  имеющий модуль упругости E_s= 6×10⁶ КПа (0,6х10⁶тс/м²). Длина наружных стен дома L₁= 12,6 м, L₂ = 6,3 м; высота стен 3,38 м,наибольшая высота проемов h₁ = 2,2 м,толщина стен b_s = 0,4 м. Расчетнаятемпература воздуха внутри помещения +5 °C.

2.Инженерно-геологические условия строительства.

Грунтыплощадки представлены покровными суглинками, которые в пределах нормативнойглубины промерзания имеют следующие характеристики:

          плотностьсухого грунта r_d= 1,64 т/м³;

          плотностьтвердых частиц r_s= 2,79 т/м³;

природнаявлажность грунта W_п1 = 0,295, W_п2 = 0,26 (неравномерное распределение поплощадке изысканий);

          влажностьна границе текучести W_L = 0,32;

          влажностьна границе раскатывания W_p = 0,208;

          числопластичности I_p = 0,112;

          полнаявлагоемкость грунта W_sat = 0,251;

          коэффициентфильтрации K = 3х10^-2 м/сут.

Уровеньподземных вод залегает на глубине 3,0 м. Нормативная глубина промерзания d_fn = 1.5 м.

 

2.ОЦЕНКА ПУЧИНИСТОСТИ ГРУНТОВ

 

Определимпараметр R_f поформуле (2.1) настоящих норм:

          ,

где W - расчетнаяпредзимняя влажность грунта в слое сезонного промерзания, определяется поформуле (1) приложения 1;

                               

W_п - среднее значение природнойвлажности по глубине d_fn впериод изысканий в конце июля, равно W_п1 =0,295, W_п2= 0,26;

We,W₀ - расчетное количествоосадков, выпавших за период  te, предшествующий моментупроведения изысканий, и за тот же период te доустановления среднемесячной отрица­тельной температуры воздуха, соответственно.

         

Согласноданным "Справочника по климату", вып.1 (Л.,Гидроме-теоиздат, 1968)среднемесячное количество осадков, выпадающих в летне-осенний период в районег. Вологды (табл. la, станции 320, 321), составляет:

Месяц                             VI            VII           VIII         IX            Х

количество

осадков, мм                   74            76              75        72              58

 

Расчетноеколичества осадков за период 1,7 месяца до начала промерзания грунта равно:

Расчетныеэкстремальные значения влажности при W_п1 и W_п2 равны:

W_cr = 0,21 (рис.1 BCH)

 (СНиП2.01.01-82. Строи­тельная климатология и геофизика).

с учетомисходной плотности сухого грунта r_d = 1,64 т/м³;

         

Согласнотабл.1 настоящих норм площадка сложена среднепучинистыми грунтами. На основеполученного результата по п.3.5 на­стоящих норм производится выборконструктивного решения фунда­мента.

3. КОНСТРУКТИВНОЕРЕШЕНИЕ

 

Принимаемсборно-монолитный фундамент из армированных блоков, уложенных на песчануюподушку.

Ширина блоков b₁ = 0,4 м; высота h = 0,53м; бетон тяжелый М100 с модулем упругости E_f= 17x10⁶ кН/м² (1,7х10⁶тс/м²). Погонная нагрузка на фундамент составляет q_i= 28,4 кН/м (2,84 тс/м). Высота песчаной подушки 0,2 м. Глубина заложенияфундамента 0,2 м от планировочной отметки. В соответствии с табл. 2 настоящихнорм предельные деформации пучения равны: S_u= 3,5 см,

4. РАСЧЕТ ЛЕНТОЧНОГОФУНДАМЕНТА

 

1. Проверкаустойчивости здания на действие касательных сил морозного пучения.

Приняв всоответствии с указаниями п. 4.22 значение нормативных касательных сил пучения9 тс/м² (90 кН/м²), произведем расчет устойчивостисооружения по СНиП II-18-76, приложение 5, учитываядействие касательных сил пучения на 1 м наружной стороны фундамента:

          t_thA_fh £ N

N = 28,4х0,9 =25,6 кН/м

t_thA_fh = 90х0,2х1,0 = 18 кН/м

          18< 25,6

Таким образом,условие устойчивости выполняется.

2. Расчетоснования по деформациям пучения.

Определимвеличину пучения ненагруженной поверхности грунта h_t(приложение 2) при глубине промерзания 1,5 м.

Определимпараметры T_up, h, K_w(T_up), W_pr, K_b, y,I_t.

Согласно табл.3 приложения 2:

          Tup, = -2 °C;

          h, = 4,25;

          K_w(T_up) = 0,6.

Определим поформуле (3) приложения 2  W_pr:

            

По графикурис. 1 приложения 2 параметр y привлажности W₁ и W₂:y₁ = 1,05, y₂ = 1,41.

По формуле (5)приложения 2 определим параметр I_t:

принимаем I_t1 = 1.

При W₁ < W_pr(0,25 > 0,241) величину h_f1определим по формуле (1) приложения 2:

При W₂ < W_pr ( 0,22 <   0,241) величину h_f2определим по формуле (2) приложения 2;

3. Определимвеличину пучения h_fi ненагруженногооснования под фундаментом (табл.3)

При d_w<d_fn +z (3,0 < 1,5 +1,8) ( z -определяется по таблице 4 ВСН) и при W > W_cr +0,3I_p(0,25 > 0,21 + 0,033), расчет производим по второй расчетной схеме:

4. Определимвеличину пучения под подошвой фундамента с уче­том давления по подошвефундамента от внешней нагрузки.

Давлениепучения на подошву фундамента от нормальных сил пу­чения определим по формуле(4.6):

         

d_z = d_f - d - h_п = 1,5 - 0,2 - 0,2 =1,1м

К_a= 0,26 (рис.3), А_f=l₁b₁ =Iх0,4 = 0,4м².

s_s находимпо приложению 3 настоящих норм. Для этого опреде­ляем продолжительность периодапромерзания t_d   и скорость пуче­ния V_f по формулам (1) и (2)приложения 3:

         

 

Значениятемпературы у поверхности грунта T_п и подподошвой фундамента T_d определимпо формулам (3) и (4) приложения 3:

Так как |T_п| > |0,5T_min|,примем Т_п = Т_min = -5,9 °C

При V_f = 0,033 см/сут и T_d= -4,3 °C по табл. приложения 3 опре­делим s_s = 63 КПа (6,3 тс/м²).

Деформациюпучения грунта основания с учетом давления под подошвой фундамента определим поформуле

         

Врассматриваемом случае давление под подошвой фундамента равно:

Величину b определяем по табл. 5 ВСН 29-85:

          b = 0,965.

Тогда

5.Относительную неравномерность деформаций основания без учета жесткостиконструкций здания для ленточного фундамента продольной стены длиной L₁ = 12,6 м определим по формуле (4.9).

         

Из расчетовследует, что удовлетворяется только условие (4.1) настоящих норм.

6. Произведемрасчет с учетом влияния жесткости фундамента и надземных конструкций навыравнивание неравномерных деформаций основания. Определим жесткость на изгибсистемы фундамент - стена здания.

Момент инерциисечения участка стены над проемом относительно собственной главной центральнойоси составит:

Расстояниемежду главной центральной осью сечения участка стены над проемом и главнойцентральной осью стены равно:

Момент инерциисечения участка стены над проемом относительно главной центральной оси всейстены составит:

I₁ = I^'₁+a²A_s1= 0,055 +1,1² x 0,4 x1,18 = 0,626 м⁴.

Момент инерцииучастка стены по простенку относительно главной центральной оси стены составит:

         

Приведенныймомент инерции сечения стены равен (формула (9) приложения 4 ВСН):

Приведеннуюплощадь поперечного сечения стены рассчитаем по формуле (10) приложения 4.

         

Расстояние отглавной центральной оси поперечного сечения фундамента до условной нейтральнойоси системы фундамент - стена определим по формуле (12) приложения 4.

 

Жесткость наизгиб поперечного сечения фундамента и стены в соответствии с формулами (5),(8) приложения 4 составит:

[EI]_f = g_fE_f(I_f + A₀y₀²)=

=

[EI]_s = g_sE_s(I_s + A_sy_s²)=(0,84 +1,18x 0,72²) =

= 1742050 КН м² (174205 тсм²),

где

y_s = y^'_s - y₀ = y + 0,5y_f- y₀ = 1,47 + 0,29 - 1,04 = 0,72 м.

Приведеннаяжесткость на изгиб системы фундамент - стена равна (формула (4) приложения 4):

[EI] = [EI]_f + [EI]_s = 1094100 + 1742050 = 284х10⁴ кНм² =

= (28,4х10⁴тсм²).

По формуле (1)приложения 4 определим показатель гибкости конструкций здания l, предварительно вычислив по формуле (2)коэффициент жесткости при пучении:

При l₁ = 0,58 коэффициент w₁, найденный по графику рис. 4,равен 0,034.

По формуле(4.8) настоящих норм определим e_fp:

Полученноезначение  (0,33х10^-4< 0,6x10^-3).

Таким образом,расчетом установлено, что эксплуатационная надежность здания на морозоопасномосновании обеспечивается.

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

ВВЕДЕНИЕ..................................................................................................................

1. Общие положения.................................................................................................

2. ОЦЕНКА ПУЧИНИСТОСТИ ГРУНТОВ...........................................................

3. КОНСТРУКЦИИ МЕЛКОЗАГЛУБЛЕННЫХ ФУНДАМЕНТОВ НА ПУЧИНИСТЫХГРУНТАХ            

4. РАСЧЕТ ОСНОВАНИЯ МЕЛКОЗАГЛУБЛЕННЫХ ФУНДАМЕНТОВ ПОДЕФОРМАЦИЯМ ПУЧЕНИЯ ГРУНТА         

5. РАСЧЕТ ВНУТРЕННИХ УСИЛИЙ В КОНСТРУКЦИЯХ ЗДАНИЙ.........

6.УСТРОЙСТВО МЕЛКОЗАГЛУБЛЕННЫХ ФУНДАМЕНТОВ НА ПУЧИНИСТЫХГРУНТАХ

Приложение 1. Определение расчетной предзимней влажностигрунта...

Приложение 2. Расчетдеформации пучения ненагруженной поверхности грунта         

Приложение 3. Определениесопротивления смещению мерзлого грунта относительно фундамента      

Приложение 4. Расчет показателя гибкости конструкций здания................

Приложение 5. Примеррасчета мелкозаглубленного ленточного фундамента