После вычисления по формуле (2.1) параметра Rf из табл.1 определяется интенсивность пучения f которая в дальнейшем используется при выборе конструкции фундамента и конструктивных мероприятий (п.3.5).
2.2. Пучинистые свойства крупнообломочных грунтов и песков, содержащих пылевато-глинистые фракции, а также супесей с Ip < 0,02 определяются посредством показателя дисперсности Д. Эти грунты относятся к пучинистым при D ?? 1 (при 1< D < 5 грунты слабопучинистые; при Д > 5 - среднепучинистые).
Значение Д определяется по формуле
,(2.2)
Таблица 1
Классификация пылевато-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 Rf рассчитывается по формуле (2.11), в которой плотность сухого грунта принята равной 1,5 т/м3; при иной плотности грунта расчетное значение Rf умножается на отношение ??d /15, где ??d - плотность сухого исследуемого грунта, т/м3.
Рис. 1. Значение критической влажности Wcr в зависимости от числа пластичности Ip и границы текучести WL
где k1 - коэффициент, равный 1,65х10-4 см2;
eo- коэффициент пористости;
- средний диаметр частиц грунта, см, определяемый по формуле
,(2.3)
Здесь p1, p2, pi - содержание отдельных фракций грунта, доли ед.;
d01, d02, d0i - средний диаметр частиц отдельных фракций, см.
Средние диаметры частиц отдельных фракций определяется по их минимальным размерам, умноженным на коэффициент 1,4. За расчетный средний диаметр последней тонкой фракции принимается максимальный размер частиц, деленный на коэффициент I,4.
2.3. Пучинистые грунты характеризуется деформацией пучения hf, представляющей высоту поднятия ненагруженной поверхности промерзшего грунта.
2.4. Неравномерность пучения грунта по площади характеризуется относительной деформацией пучения , под которой понимается отношение разности деформаций пучения ??hf в двух точках к расстоянию L между ними, назначаемому в соответствии с конструктивными особенностями сооружения.
3. КОНСТРУКЦИИ МЕЛКОЗАГЛУБЛЕННЫХ ФУНДАМЕНТОВ НА ПУЧИНИСТЫХ ГРУНТАХ
3.1. Для зданий с малонагруженными фундаментами следует применять такие конструктивные решения, которые направлены на снижение сил морозного пучения и деформация конструкций зданий, а также на приспособление зданий к неравномерным деформациям оснований.
3.2. Мелкозаглубленный (незаглубленный) фундамент конструктивно представляет собой бетонный или железобетонный элемент уложенный, как правило, на подушку или подсыпку из непучинистого материала (рис.2), которые уменьшают перемещения фундамента как в период промерзания грунта, так и при его оттаивании.
3.3. В качестве материала для устройства подушки (подсыпки) может быть использован песок гравелистый, крупный или средней крупности, мелкий щебень, котельный шлак, а также - непучинистые грунты, имеющее показатель дисперсности Д < 1.
В необходимых случаях для увеличения несущей способности основания целесообразно предусматривать устройство песчано-щебеночной подушки, состоящей из смеси песка крупного, средней крупности (40%), щебня или гравия (60%).
Рис.2. Конструктивные решения фундаментов;
а - незаглубленный фундамент на выравнивающей подсыпке, б - незаглубленный фундамент на подушке из непучинистого материала, в - незаглубленный фундамент на подсыпке из непучинистого материала, г - мелкозаглубленный фундамент на выравнивающей подсыпке, д - мелкозаглубленный фундамент на подушке из непучинистого материала,
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. При высоком уровне подземных вод и верховодке необходимо предусматривать меры к предохранению материала подушки от заиливания окружающим пучинистым грунтом. С этой целью следует обрабатывать грунт по контуру подушки различного вида вяжущими смазочными веществами или использовать полимерные материалы.
3.5. В зависимости от степени пучинистости грунта основания ленточные мелкозаглубленные фундаменты зданий со стенами из кирпича, блоков, панелей следует устраивать:
- на практически непучинистых, слабопучинистых и среднепучинистых при (при f ?? 0,05) грунтах - из бетонных (керамзитобетонных) блоков, укладываемых свободно, без соединения между собой;
- на среднепучинистых (при f > 0,05) и сильнопучинистых грунтах - из сборных железобетонных (керамзитобетонных) блоков, жестко соединенных между собой, или из монолитного железобетона.
На среднепучинистых грунтах могут применяться ленточные фундаменты из сборных блоков с устройством над ними и под ними армированных поясов;
- на сильно- и чрезмерно пучинистых грунтах - армированные монолитные фундаменты с применением при необходимости армированных или железобетонных поясов над проемами верхнего этажа и в уровне перекрытий.
Независимо от степени пучинистости грунта при f > 0,05 ленточные фундаменты всех стен здания должны быть жестко связаны между собой, объединены в единую рамную конструкцию.
3.6. Ленточные мелкозаглубленные (незаглубленные) фундаменты зданий из деревянных конструкций следует устраивать:
- на практически непучинистых и слабопучинистых грунтах - из сборных бетонных (керамзитобетонных) блоков, укладываемых свободно, без соединения между собой;
- на среднепучинистых грунтах - из армированных блоков сечением 0,25х0,2 м и длиной не менее 2 м, укладываемых в два ряда с перевязкой швов;
- на сильно- и чрезмерно пучинистых грунтах из сборных армированных блоков, жестко соединенных между собой, или монолитного железобетона.
3.7. Столбчатые мелкозаглубленные фундаменты на средне- и сильнопучинистых грунтах должны быть жестко связаны между собой фундаментными балками, объединенными в единую рамочную систему.
На практически непучинистых и слабопучинистых грунтах фундаментные балки соединять между собой не требуется. Это требование распространяется также на среднепучинистые грунты, подвергшиеся локальному уплотнению при устройстве фундаментов в вытрамбованных котлованах и фундаментов из забивных блоков.
3.8. При устройстве столбчатых фундаментов необходимо предусматривать зазор между фундаментными балками и планировочной поверхностью грунта. Зазор должен быть не менее расчетной деформации пучения ненагруженного грунта.
3.9. Сборные железобетонные элементы при устройстве на сильно- и чрезмерно пучинистых грунтах мелкозаглубленных фундаментов в виде сплошных плит следует жестко соединять между собой.
3.10. Протяженные здания следует разрезать по всей высоте на отдельные отсеки, длина которых принимается: для слабопучинистых грунтов до 30 м, среднепучинистых - до 25 и, сильнопучинистых - до 20 м, чрезмерно пучинистых - до 15 м.
3.11. Секции зданий, имеющие равную высоту, следует устраивать на раздельных фундаментах.
4. РАСЧЕТ ОСНОВАНИЯ МЕЛКОЗАГЛУБЛЕННЫХ ФУНДАМЕНТОВ ПО ДЕФОРМАЦИЯМ ПУЧЕНИЯ ГРУНТА
4.1. Расчет основания по деформациям пучения грунта ниже подошвы мелкозаглубленного фундамента производится исходя из следующих, условий.
hfp ?? Su (4.1)
(4.2)
где hfp и ??fp - соответственно деформация пучения и относительная деформация грунта основания с учетом давления под подошвой фундамента;
Su, - соответственно предельные деформации основания, принимаемые по табл.2.
4.2. Расчет деформаций пучения грунтов основания, а также глубины заложения фундамента производится в следующей последовательности:
а) на основе материалов изысканий и данных табл.1 определяется степень пучинистости грунта основания 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
Предельные деформации 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 , если на основании расчета стены на прочность будет установлено, что напряжения в кладке не превышают расчетных сопротивлений кладки растяжению при изгибе.
в) производится поверка условия, согласно которому среднее давление под подошвой фундамента не должно превышать расчетного сопротивления материала подушки, а давление 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 сил пучения; расчет выполняется по методике, изложенной в главе СНиП II-18-76, нормативные удельные касательные силы пучения принимаются равными: для слабопучинистых грунтов 7 тс/м2, для среднепучинистых грунтов 9 тс/м2 , для сильно- и чрезмерно пучинистых грунтов 11 тс/м2;
д) определяется деформация пучения ненагруженного основания;
е) определяются температурный режим и динамика сезонного промерзания грунтов основания, на основе которых рассчитывается давление морозного пучения на подошву фундамента;
ж) производится расчет основания фундамента по деформациям пучения грунта.
4.3. Деформация пучения ненагруженного основания hfi определяется по одной из формул, приведенных в табл. 3, на основе предварительно заданных глубины заложения фундамента d и толщины подушки hп.
Входящая в эти формулы деформация пучения ненагруженной поверхности грунта hf определяется в соответствии с приложением 2. Расчетная глубина промерзания грунта df определяется в соответствии с главой СНиП 2.02.01-83.
4.4. Давление на подошву фундамента (Pr, тс/м2) от нормальных сил пучения определяются по формулам для столбчатого фундамента с круглой формой подошвы
, (4.3)
для столбчатого фундамента с квадратной формой подошвы
,(4.4)
для столбчатого фундамента с прямоугольной формой подошвы
,(4.5)
для ленточного фундамента
,(4.6)
гдеdz - мощность слоя пучащегося грунта, вызывающего ниже подошвы фундамента деформацию hfi (см. п.4.4); для первой схемы расчета dz = 0,75df - d - hп, для остальных двух схем dz = df - d - hп;
ka - коэффициент условий работы промерзающего грунта основания под фундаментом, определяемый из графиков (рис.3) в зависимости от величины dz и площади подошвы фундамента Аf при Аf > 1м2; коэффициент условий работы принимается равным ka при Аf = 1м2;
для ленточного фундамента Af принимается на единицу его длины;
r - радиус подошвы столбчатого фундамента круглой формы, м;
b, a - соответственно ширина и длина подошвы столбчатого фундамента прямоугольной формы;
b1- ширина ленточного фундамента;
??s - сопротивление смещению мерзлого грунта относительно фундамента, тс/м2; определяется в соответствия с приложением 3.
