ТСН МФ-97 МО. Проектирование, расчет и устройство мелкозаглубленных фундаментов малоэтажных жилых зданий в московской области (31472)

ТСН МФ-97 МО

НОРМИРОВАНИЕ И СТАНДАРТИЗАЦИЯ

ТЕРРИТОРИАЛЬНЫЕ СТРОИТЕЛЬНЫЕ НОРМЫ

Проектирование, расчет и устройство мелкозаглубленных фундаментов

малоэтажных жилых зданий в Московской области

Дата введения 1998-06-01

РАЗРАБОТАНЫ:

Министерством строительства Московской области (И.Б.Захаров, к.т.н.; Б.К.Байков, к.т.н.); Мосгипронисельстроем (B.C.Сажин, д.т.н., проф.; А.Г.Бейрит, к.т.н.; В.В.Борщев, к.т.н.; Т.А.Приказчикова, к.т.н.; И.К.Мельникова, инж.; Д.В.Сажин, инж.);

НИИ оснований и подземных сооружений Госстроя РФ (В.О.Орлов, д.т.н., проф.; Ю.Б.Баду, к.г.-м.н.; Н.С.Никифорова, к.т.н.; В.Я.Шишкин, к.т.н.);

ЦНИИЭПсельстроем (В.А.Заренин, к.т.н.; Л.П.Карабанова, к.т.н.; Л.М.Зарбуев, к.т.н.; А.Т.Мальцев, к.т.н.; Н.А.Мальцева, к.т.н.; В.И.Новгородский, к.т.н.; А.Ф.Светенко, к.т.н.; К.Ш.Погосян, инж.);

НИИ Мосстроем (В.А.Трушков, к.т.н.; В.Х.Ким, к.т.н.).

СОГЛАСОВАНЫ:

Лицензионно-экспертным управлением Московской области (Л.Д.Мандель, В.И.Мищерин, Л.В.Головачева);

Мособлкомприродой (М.П.Гончаров, Н.А.Белопольская).

УТВЕРЖДЕНЫ постановлением Правительства Московской области от 30.03.98 №28/9.

Введение

В связи с реализацией программы малоэтажного и коттеджного строительства Администрация Московской области проводит комплекс мероприятий, направленных на снижение стоимости строительства, в том числе применение облегченных конструкций, новых строительных материалов и прогрессивных технологий.

Большой удельный вес в общей стоимости строительства малоэтажных зданий составляют затраты на устройство фундаментов.

Нагрузки на 1 пог.м ленточных фундаментов в одно-, двухэтажных зданиях в основном составляют 40... 120 кН и только в отдельных случаях - 150... 180 кН.

Небольшие нагрузки на фундаменты обуславливают повышенную чувствительность к силам морозного пучения.

Территория Московской области более чем на 80% сложена пучинистыми грунтами. К ним относятся глины, суглинки, супеси, пески пылеватые и мелкие. При определенной влажности эти грунты, промерзая в зимний период, увеличиваются в объеме, что приводит к подъему слоев грунта в пределах глубины его промерзания. Находящиеся в таких грунтах фундаменты подвергаются выпучиванию, если действующие на них нагрузки не уравновешивают силы пучения. Поскольку деформации пучения грунта неравномерны, происходит неравномерный подъем фундаментов, который со временем накапливается, в результате чего конструкции зданий претерпевают недопустимые деформации и разрушаются.

Применяемое в практике строительства мероприятие против выпучивания путем заложения фундаментов на глубину промерзания не обеспечивает устойчивость легких зданий, так как такие фундаменты имеют развитую боковую поверхность, по которой действуют большие по значению касательные силы пучения.

Таким образом, повсеместно применяемые материалоемкие и дорогостоящие фундаменты не обеспечивают надежную эксплуатацию малоэтажных зданий, построенных па пучинистых грунтах.

Одним из путей решения проблемы строительства на пучинистых грунтах малоэтажных зданий является применение мелкозаглубленных фундаментов, закладываемых в сезоннопромерзающем слое грунта.

В соответствии с главой СНиП 2.02.01-83* "Основания зданий и сооружений" глубину заложения фундаментов допускается назначать независимо от расчетной глубины промерзания, если "специальными исследованиями и расчетами установлено, что деформации грунтов основания при их промерзании и оттаивании не нарушают эксплуатационную пригодность сооружения".

Основной принцип конструирования мелкозаглубленных фундаментов зданий с несущими стенами на пучинистых грунтах заключается в том, что ленточные фундаменты всех стен здания объединяются в единую систему и образуют достаточно жесткую горизонтальную раму, перераспределяющую неравномерные деформации основания. При мелкозаглубленных столбчатых фундаментах рама формируется из фундаментных балок, которые жестко соединяются между собой на опорах.

Применение мелкозаглубленных фундаментов базируется на принципиально новом подходе к их проектированию, в основу которого заложен pacчeт оснований по деформациям пучения. При этом допускаются деформации основания (подъем, в том числе неравномерный), однако они должны быть меньше предельных, которые зависят от конструктивных особенностей здания.

При расчете оснований по деформациям пучения учитываются пучинистые свойства грунта, передаваемое на него давление, жесткость фундамента и надфундаментных конструкций на изгиб. Надфундаментные конструкции рассматриваются не только как источник нагрузок на фундаменты, но и как активный элемент, участвующий в совместной работе фундамента с основанием. Чем больше жесткость конструкций на изгиб, тем меньше относительные деформации основания.

Одной из мер по уменьшению или полной ликвидации пучинистых свойств грунта является повышение его плотности и создание глинистого водозащитного экрана, который существенно уменьшает подсос воды в зону промерзания из нижележащих слоев грунта и проникновение поверхностных вод в зону контакта фундамента с грунтом. Это достигается, если при устройстве фундаментов применять способы вытрамбовывания и выштамповывания, сочетающие в себе устройство полости под будущий фундамент и уплотненного грунтового ядра. Тем самым повышаются механические характеристики грунта, что является предпосылкой для увеличения несущей способности фундаментов. Вместе с тем уплотнение грунта снижает его пучинистые свойства: уменьшаются интенсивность и силы пучения.

Указанный эффект достигается и при погружении в грунт забивных блоков.

Для малоэтажных зданий такие фундаменты могут устраиваться в сезоннопромерзаюшем слое грунта, т.е. они также являются мелкозаглубленными.

Из фундаментов на локально уплотненных основаниях для зданий с несущими стенами наиболее приемлемыми являются ленточные в вытрамбованных или выштампованных траншеях.

Столбчатые фундаменты на таких основаниях целесообразно применять преимущественно при безростверковом опирании стен. Это относится и к коротким забивным (пирамидальным и призматическим) и буронабивным сваям.

Однако в слабых грунтах столбчатые фундаменты и сваи могут применяться и при строительстве малоэтажных зданий.

Начиная с 1987 года во многих субъектах Российской Федерации, в том числе в Московской области, на мелкозаглубленных фундаментах построены тысячи малоэтажных зданий со стенами из разных материалов - кирпича, блоков, панелей, деревянных щитов. Применение их позволило сократить расход бетона на 50-80%, трудозатраты - на 40-70%.

Длительный срок эксплуатации зданий на мелкозаглубленных фундаментах свидетельствует о их надежности.

В настоящих нормах содержатся требования по конструированию и расчету мелкозаглубленных фундаментов в грунтовых условиях Московской области.

Положения норм обоснованы результатами многолетних комплексных экспериментальных исследований, выполненных институтами-разработчиками настоящих норм, опытом проектирования, строительства и эксплуатации зданий.

1. Общие положения

1.1. Настоящие нормы распространяются на проектирование и устройство мелкозаглубленных фундаментов жилых зданий до 3-х этажей включительно в Московской области.

Примечание. Нормы могут быть использованы для зданий культурно-бытового назначения, садовых домов, гаражей.

1.2. Нормы являются дополнением и развитием СНиП 2.02.01-83* "Основания зданий и сооружений" (М., Стройиздат, 1995).

1.3. Нормы предусматривают использование слоя сезоннопpомepзaющего грунта в качестве основания фундамента, при этом мелко заглубленный фундамент может быть устроен как на естественном основании, так и на локально уплотненном.

1.4. Тип и конструкция мелкозаглубленного фундамента, способ подготовки его основания зависят от свойств грунта площадки строительства, и прежде всего, от степени его пучинистости.

1.5. При проектировании мелкозаглубленных фундаментов на пучинистых грунтах обязательным является расчет оснований по деформациям пучения грунта.

1.6. При выборе площадки строительства предпочтение следует отдавать участкам с непучинистыми или с наименее пучинистыми грунтами, однородными по составу как в плане, так и по глубине той части сезоннопромерзаюшего грунта, которая проектируется в качестве основания мелкозаглубленного фундамента.

1.7. При проектировании фундаментов на пучинистых грунтах необходимо предусматривать мероприятия, направленные на снижение как деформаций пучения грунта, так и их влияния на конструкции фундаментов и надземной части зданий, в том числе:

- водозащитные, обеспечивающие уменьшение влажности грунта, понижение уровня подземных вод, отвод поверхностных вод от здания посредством устройства вертикальной планировки, дренажных сооружений, водосборных канав, лотков, траншей, дренажных прослоев и т.п.

2. Оценка морозной пучинистости основания

2.1. К пучинистым относятся глинистые грунты, пески пылеватые и мелкие, а также крупнообломочные грунты с содержанием глинистого заполнителя более 15% общей массы, имеющие к началу промерзания влажность, которая превышает уровни, определяемые в соответствии с п. 2.8.

Крупнообломочные грунты с песчаным заполнителем, пески гравелистые, крупные и средние, не содержащие глинистых фракций, считаются непучинистыми грунтами при любом уровне безнапорных подземных вод.

2.2. Количественным показателем пучинистости грунта является относительная деформация морозного пучения , равная отношению подъема ненагруженной поверхности грунта к толщине промерзающего слоя.

2.3. По относительной деформации морозного пучения грунты подразделяются согласно табл. 2.1.

Таблица 2.1

2.4. Относительная деформация морозного пучения , как правило, должна устанавливаться на основе опытных данных. При отсутствии опытных данных допускается определять по физическим характеристикам грунтов.

2.5. При проведении инженерно-геологических изысканий на площадке планируемого строительства отбор проб грунта для лабораторных испытаний должен производиться через каждые 25 см по глубине выработок в слое сезонного промерзания . Выработки закладываются в наиболее характерных точках площадки (на повышенных и пониженных участках) в пределах контура проектируемого здания.

Примечание. Для всех разновидностей пучинистых грунтов нормативная глубина сезонного промерзания в Московской области может быть принята равной 1,5 м.

2.6. Для определения относительной деформации морозного пучения по физическим характеристикам грунта необходимо установить:

- гранулометрический состав грунта, классифицирующий его вид;

- плотность грунта в сухом состоянии, ;

- плотность твердых частиц грунта, ;

- пластичность грунта: влажность на границах раскатывания () и текучести (), число пластичности ;

- расчетную предзимнюю влажность W в слое сезонного промерзания грунта;

- глубину сезонного промерзания грунта .

2.7. Относительная деформация морозного пучения грунта определяется по графикам (рис. 2.1) с использованием параметра , вычисляемого по формуле

(2.1)

Здесь - критическая влажность, доли ед., ниже значения которой в промерзающем пучинистом грунте прекращается перераспределение влаги, вызывающей морозное пучение; определяется по графикам (рис. 2.2); - плотность воды, т/м; - абсолютное значение средней многолетней температуры воздуха за зимний период, для Московской области =7°С; - полная влагоемкость грунта, доли ед., определяемая по формуле

(2.2)

Рис.2.1. Зависимость относительной деформации пучения от параметра :

а) практически непучинистый;

б) слабопучинистый;

в) среднепучинистый;

г) сильнопучинистый;

д) чрезмерно пучинистый

1,2 - соответственно супеси и супеси пылеватые (0,020,07);

3 - суглинки (0,070,17);

4 - суглинки пылеватые (0,07 0,13);

5 - суглинки пылеватые (0,13 0,17);

6 - глины (>0,17).

Рис. 2.2. Зависимость критической влажности от числа пластичности и предела текучести грунта .

Остальные обозначения те же, что в п. 2.6.

2.8. Глинистые грунты являются пучинистыми, если их расчетная предзимняя влажность W в пределах слоя сезонного промерзания превышает следующие уровни:

(2.3)

(2.4)

где - влажность, характеризующая степень заполнения пор грунта льдом, определяется по формуле

(2.5)

2.9. Расчетная предзимняя влажность грунта принимается равной средневзвешенному значению влажности грунта в слое нормативной глубины промерзания, полученной при изысканиях на площадке строительства в летне-осенний период. При этом допускается, что поверхностный сток осадков, выпавших перед изысканиями, одинаков со стоком в предзимний период.

Примечание. В расчеты по формулам (2.1, 2.3, 2.4) вводится значение средневзвешенной влажности грунта на наиболее увлажненном участке площадки.

2.10. При глубоком залегании подземных вод расчетную предзимнюю влажность грунта следует определять в соответствии с Приложением 1.

Глубокое залегание подземных вод характеризуется условием

(2.6)

в котором - расстояние от планировочной отметки до уровня подземных вод, м; - нормативная глубина промерзания грунта, м; z - минимальное расстояние между границей сезонного промерзания грунта и уровнем подземных вод, при котором эти воды не оказывают влияния на увлажнение промерзающего грунта, определяемое по табл. 2.2.