Условные обозначения:
1 - песок средней крупности, крупный;
2 - щебень (гравий, кирпичный бой) с проливкой раствором;
3 - выравнивающая бетонная подготовка;
4 - монолитный железобетонный фундамент;
5 - бутовая кладка (бутобетон);
6 - фундамент из красного кирпича;
7 - цоколь (кирпич, мелкие бетонные блоки);
8 - стена из мелкоштучных материалов;
9 - гидроизоляция;
10 - засыпка керамзитом (грунтом);
11 - замок из перемятой глины;
12 - подсыпка;
13 - армированный пояс.
Приложение 4
Рекомендуемое
РАСЧЕТ ПОДЪЕМА И ОТНОСИТЕЛЬНОЙ ДЕФОРМАЦИИ ПУЧЕНИЯ
ОСНОВАНИЯ ПОД ФУНДАМЕНТОМ
1. Расчет выполняется в следующей последовательности:
а) производится расчет фундамента по устойчивости на воздействие касательных сил морозного пучения;
б) при предварительно принятых значениях глубины заложения фундамента и толщины подушки из непучинистого материала определяется расчетная величина подъема ненагруженного основания ;
в) определяются температурный режим и динамика сезонного промерзания грунтов основания, на основе которых рассчитывается удельная нормальная сила пучения;
г) вычисляется величина подъема основания под фундаментом с учетом давления под его подошвой ;
д) рассчитывается относительная деформация пучения основания.
2. В соответствии с условием устойчивости фундамента расчет его на действие касательных сил пучения производится по формуле:
(1)
где m - коэффициент условий работы основания по боковой поверхности фундамента, принимаемый: при засыпке пазух траншей (котлованов) местным пучинистым грунтом, равным 1; при засыпке пазух шириной 20, 40 и 60 см непучинистым материалом, равным соответственно 0,6; 0,45 и 0,35;
- расчетное значение удельной касательной силы пучения, КПа;
- расчетная площадь боковой поверхности фундамента, м, находящейся в пределах промерзающего грунта;
N - расчетная постоянная нагрузки, кН, от здания, включая вес фундамента;
n - коэффициент перегрузки, принимаемый 0,9.
3. Расчетное значение удельной касательной силы пучения , кПа, определяется по формуле
(2)
где - нормативное значение удельной касательной силы пучения, кПа, принимаемое равным: для чрезмерно и сильнопучинистых грунтов - 70 кПа, для среднепучинистых грунтов - 55 кПа, для слабопучинистых грунтов - 40 кПа;
- коэффициент, учитывающий состояние боковой поверхности фундамента; при гладкой бетонной поверхности =1; при шероховатой бетонной поверхности с выступами и кавернами до 0,5 см =1,1-1,2.
В случае, если условие (1) не соблюдается, необходимо принять противопучинные мероприятия, в том числе увеличение ширины пазух траншеи (котлована), засыпаемых непучинистым материалом; обработка боковых поверхностей фундамента пластическими смазками, уменьшающими касательные силы пучения и др.
4. Подъем ненагруженного основания при пучении грунта ниже подошвы фундамента определяется по одной из формул, приведенных в табл. 1, в соответствии с тремя расчетными схемами, отражающими изменение интенсивности пучения грунта по глубине в зависимости от рельефа местности, гидрогеологических условий участка строительства и увлажненности грунта. Входящая в эти формулы величина подъема ненагруженной поверхности грунта определяется по формуле
(3)
где - относительная деформация морозного пучения грунта, доли ед., определяется по результатам испытаний грунтов или по графикам (см. рис. 2.1);
- расчетная глубина промерзания грунта, определяемая по СНиП 2.02.01-83*.
5. Удельная нормальная сила пучения грунта , кПа, в зависимости от вида фундамента определяется по формулам:
для ленточного фундамента
(4)
для столбчатого фундамента
(5)
где b,u - соответственно ширина подошвы ленточного и периметр подошвы столбчатого фундаментов, м;
- толщина слоя грунта, м, под фундаментом, вызывающего деформацию пучения , для первой схемы расчета (см. табл. 1 ) для остальных двух схем
- коэффициент условий работы пучинистого грунта под фундаментом, определяемый по табл. 2 в зависимости от и площади подошвы ; для ленточного фундамента где =1 м;
- сопротивление смещению мерзлого грунта относительно фундамента, кПа, определяемое по графику (рис. 1) в зависимости от расчетной температуры и скорости пучения грунта под фундаментом.
Скорость перемещения грунта , см/сут, при его пучении под фундаментом определяется из выражения
(6)
где - подъем ненагруженного основания, см, определяемый в соответствии с п.4;
- продолжительность периода, мес., промерзания грунта под фундаментом при продолжительности зимнего периода, равного для Московской области 5 мес.
(7)
Расчетная отрицательная температура грунта (°С), промерзшего под фундаментом, определяется по формуле
(8)
при (9)
где - расчетная температура у поверхности планировки грунта в период его промерзания под фундаментом, °С;
- средняя температура воздуха наиболее холодного месяца зимнего периода, °С; для Московской области =-10,5°С.
6. Подъем основания фундамента при промерзании пучинистого грунта под его подошвой с учетом передаваемого на грунт давления от здания определяется по формуле
(10)
где Р - давление под подошвой фундамента от внешней нагрузки, кПа;
- те же обозначения, что в пп. 4 и 5;
- коэффициент, учитывающий влияние подушки на напряженное состояние пучинистого грунта, определяется по табл. 3.
Таблица 1
Схемы расчета подъема ненагруженного основания фундамента
|
|
Условия увлажнения грунтов по виду рельефа |
Расстояние от поверхности грунта до уровня подземных вод, ,м |
Ориентировочное значение средней влажности в пределах сезонно- промерзающего слоя, |
Формулы для расчета подъема основания при глубине заложения фундамента d и толщине подушки |
|
1. |
Сухие участки- возвышенности, всхолмленные места. |
|
а) |
|
|
|
Водораздельное плато. Грунты увлажняются только за счет атосферных осадков. |
|
б) |
|
|
2. |
Сырые участки - слабо всхолмленные места, пологие склоны с затяжным уклоном; котловины с признаками поверхностного заболачивания. Грунты увлажняются за счет атмосферных осадков и верховодки, частично - подземных вод
|
|
|
|
|
3. |
Мокрые участки - пониженные равнины, котловины, межсклоновые низины, заболоченные места. Грунты водонасыщаются за счет атмосферных осадков и подземных вод, включая верховодку.
|
|
|
|
Примечания: 1. Значение рассчитывается с учетом прогноза изменения уровня подземных вод;
2. z - наименьшее расстояние, м, от границы сезонного промерзания до уровня подземных вод, при котором эти воды не оказывают влияния на увлажнение промерзающего грунта; значение z определяется по таблице 2.2.
Рис. 1. Значение сопротивления смещению пучинистого грунта относительно подошвы фундамента
7. Относительная деформация пучения основания с учетом жесткости конструкций определяется по формуле
(11)
где - коэффициент, зависящий от отношения и показателя гибкости К системы основание-фундамент-стена здания, методика расчета которого приведена в Приложении 5; значения определяются по графику (рис. 2);
q - расчетная нагрузка на основание, кН/м;
L - длина фундамента здания (отсека здания), м.
Остальные значения те же, что и в пп. 5 и 6.
Таблица 2
Значения коэффициента
|
|
Площадь подошвы фундамента |
|||||||||
|
,м |
0,1 |
0,2 |
0,3 |
0,4 |
0,5 |
0,6 |
0,7 |
0,8 |
0,9 |
1,0 и более |
|
0,2 |
0,90 |
0,80 |
0,72 |
0,66 |
0,60 |
0,54 |
0,50 |
0,47 |
0,44 |
0,41
|
|
0,3 |
0,89 |
0,77 |
0,69 |
0,62 |
0,55 |
0,51 |
0,46 |
0,43 |
0,40 |
0,37
|
|
0,4 |
0,87 |
0,74 |
0,65 |
0,56 |
0,49 |
0,45 |
0,41 |
0,38 |
0,35 |
0,32
|
|
0,5 |
0,84 |
0,60 |
0,57 |
0,49 |
0,41 |
0,38 |
0,35 |
0,32 |
0,30 |
0,28
|
|
0,6 |
0,80 |
0,62 |
0,50 |
0,41 |
0,36 |
0,31 |
0,29 |
0,27 |
0,25 |
0,24
|
|
0,7 |
0,75 |
0,54 |
0,42 |
0,35 |
0,30 |
0,25 |
0,23 |
0,21 |
0,20 |
0,19
|
|
0,8 |
0,69 |
0,46 |
0,35 |
0,30 |
0,25 |
0,22 |
0,20 |
0,18 |
0,17 |
0,15
|
|
0,9 и более |
0,62 |
0,41 |
0,32 |
0,25 |
0,21 |
0,18 |
0,16 |
0,15 |
0,14 |
0,13 |
8. В том случае, когда условия (3.1), (3.2) не выполняются, принимается большая глубина заложения фундамента с повторным расчетом его устойчивости на воздействие касательных сил пучения (1), большая толщина подушки, увеличивается жесткость стены путем устройства железобетонных или армированных поясов, выполняются инженерно-мелиоративные, тепловые и химические мероприятия, направленные на уменьшение влажности окружающего фундамент грунта и глубины его промерзания. Выбор того или иного мероприятия или совокупности их зависит от конкретных условий строительства.
Таблица 3
Значения коэффициента
|
Отношение толщины подушки к ширине подошвы |
Фундамент |
|
|
фундамента
|
столбчатый |
ленточный |
|
0,00 |
1,00 |
1,00
|
|
0,25 |
0,95 |
0,90
|
|
0,50 |
0,70 |
0,80
|
|
0,75 |
0,50 |
0,70
|
|
1,00 |
0,35 |
0,60
|
|
1,25 |
0,25 |
0,50
|
|
1,50 |
0,20 |
0,40
|
Примечание. Для промежуточных значений коэффициент определяется по интерполяции.
9. Максимальные значения изгибающего момента М, кН.м, и поперечной силы F, кН, возникающих в системе фундамент-стена здания, определяются по формулам
(12)
(13)
где - то же значение, что в формуле (1) Приложения 5.
Входящие в формулы (12, 13) коэффициенты и , определяются по графикам (рис. 3 и рис.4).
Рис. 2. Зависимость от
Рис. 3. Зависимость от
Рис. 4. Зависимость от
10. Изгибающие моменты и поперечные силы в отдельных конструктивных элементах (фундамент, цоколь, стена, пояс) определяются по формулам
(14)
(15)
где, - соответственно изгибная и сдвиговая жесткость i-го конструктивного элемента;
, - то же, всей системы.
- модуль сдвига, кН·м, материала i-го конструктивного элемента;
[A - соответственно] площадь поперечного сечения i-го элемента.
11. Силы , кН, возникающие в связях панельных стен, определяются по формуле
(16)
где - те же обозначения, что в формуле ( 13) Приложения 5.
12. По найденным внутренним усилиям в соответствии с требованиями глав СНиП 2.03.01.84 "Бетонные и железобетонные конструкции", СНиП II-22-81 "Каменные и армокаменные конструкции" производится расчет на прочность мелкозаглубленного ленточного или фундаментальной балки столбчатого фундамента, а также конструктивных элементов стены.
13. Учитывая знакопеременный характер деформаций оснований из пучинистых грунтов (подъем в период промерзания грунта и осадка при его оттаивании), железобетонные элементы следует армировать в верхней и нижней частях сечений.
Приложение 5
Рекомендуемое
МЕТОДИКА РАСЧЕТА ПОКАЗАТЕЛЯ ГИБКОСТИ КОНСТРУКЦИЙ ЗДАНИЯ
1. Показатель гибкости конструкций здания К определяется по формуле
(1)
где - приведенная жесткость на изгиб поперечного сечения конструкций здания в системе фундамент-цоколь-пояс усиления-стена, определяемая по формуле (4), кН·м;
С - коэффициент жесткости основания при пучении грунта, кН/м;
L - длина стены здания (отсека), м;
для оснований ленточных фундаментов
