Проектування, будівництво та експлуатація будинків системи "пластбау"

P_s1  P_oz + P_sz , (30)

де p_oz - додатковий тиск на даху підстилаючого неущільненого просадного грунту від навантаження, що передається фундаментом;

P_sz - природний тиск на даху цього шару.

Величина розрахункового тиску на ущільнений грунт з умови забезпечення несучої здатності під­стилаючого шару визначається за формулою:

, (31)

де р_б - природний тиск на відмітці закладення фундаментів;

 - коефіцієнт зменшення додаткового тиску від фундаменту на даху неущільненого шару, який виз­начається за СНіП 2.02.01-83.

Влаштування ущільненого шару необхідно здійснювати при оптимальній вологості, яка прий­мається рівною:

- при пошаровому укочуванні - значенню вологості на межі розкатування W_о = W_р ;

- при трамбуванні W_о = W_p (0,01 ÷ 0,03W_p).

Якщо природна вологість грунту нижче оптимальної на 5% та більше, слід виконувати дозволоження грунту.

За критерій оцінки якості ущільнення грунту приймається його питома вага, яка повинна бути не менше 1,6 т/м³ для ліквідації просадних властивостей і не менше 1,65-1,7 т/м³ - для створення суцільного маловодопроникного екрану.

Вологість та щільність грунтів повинні визначатися у відповідності з вимогами ГОСТ 5182-78, ГОСТ 5180-75.

2.5.2.9 Компоновка генеральних планів забудови повинна передбачати максимальне зберігання природного стоку поверхневих та атмосферних вод. При необхідності розміщення будинків, які стають на перешкоді природному скиданню поверхневих вод, необхідно передбачати заходи, що забезпечують їх відведення.

2.5.2.10 Проект вертикального планування майданчика або будівельної ділянки, які забудовуються, повинен розроблюватися з використанням шляхів природного стоку атмосферних і талих вод. Плану­вання під одну відмітку, а також використання піщаних грунтів, будівельного сміття та інших дренуючих матеріалів для планувальних насипів на майданчиках з II типом ґрунтових умов не допускається. Всі поверхневі води слід відводити через постійно діючу зливостічну мережу за межі території забудови. Зливостічна мережа повинна забезпечувати пропуск найбільшої витрати зливових вод в даному районі.

2.5.2.11 При проектуванні внутрішніх водостоків слід керуватися вказівками СНіП 2.04.01-85 на внутрішній водопровід та каналізацію будинків. Введення водопроводу та тепломереж в будинок, а також випуск каналізації та водостоків слід прокладати в лотках зі знімними плитами перекриття. Під лотками слід передбачати ущільнення грунту на глибину 0,2-0,3 м та вкладати їх з нахилом не менше 0,02 в напрямку від будинку.

2.5.2.12 Примикання лотків до фундаментів будинку повинно бути герметичним і виконуватись з урахуванням нерівномірного просідання лотка та фундаменту. Довжина лотка від обрізу фундаменту приймається в залежності від товщини шару просадних грунтів і діаметра трубопроводів згідно з табл. 13.

ДБН В.2.6-6-95 С.31

Таблиця І3

Діаметр труб, мм

Довжина лотків, м, при товщині шару просадних грунтів, м < 12

> 12

< 100

5

7,5

100 - 300

7,5

10

> 300

10

15

2.5.2.13 Введення водопроводу та тепломереж, а також випуски каналізації та водостоків повинні розташовуватися поза вузлами та місцями спряження фундаментів. Для прокладання вводів та виводів комунікацій у фундаментах або в стінах підвалів слід передбачати отвори або прорізи. Відстань від верху труб до верху отвору повинна складати 1/4 розрахункового просідання основи будинку, але не менше 0,15 м; відстань від низу труби до підошви фундаментів - не менше 0,5 м.

2.5.2.14 При проектуванні будинків на просадних грунтах II типу із застосуванням комплексу заходів водозахист грунтів основ забезпечується влаштуванням водонепроникних підлог та водовідвідних лотків в підвальних приміщеннях. Підлоги влаштовуються з ущільненого лесового грунту до густини 1,65 т/м³ з уширенням їх в кожен бік від зовнішніх граней фундаментів.

Прорізка траншеями для комунікацій маловодопроникних підлог на глибину більше 1/3 їх товщини не допускається.

2.5.2.15 Водонепроникність підлог окремих ділянок будинків з підвищеною ймовірністю замочуван­ня грунтів рекомендується забезпечити за допомогою влаштування суцільного водоізолюючого екрану (полімерні плівки, руберойд та ін.), наклеєного на бетонну підготовку, з заведенням його країв на стіни по периметру приміщень. В місцях примикання підлог до стін слід влаштовувати бетонні бортики-плінтуси заввишки 15 см, які притискають до стін краї водоізолюючого килима.

Нахили підлог до водозбірних лотків повинні бути не менше 0,01, нахили лотків - не менше 0,003 ÷ 0,005.

2.5.2.16 По периметру кожного будинку повинно влаштовуватися водонепроникне вимощення, відділене або сполучене з тротуаром завширшки не менше 1,5 м. Вимощення повинні при можливості перекривати пазухи котлованів на величину 0,3 м та мати незалежно від конструкції підготовку з ущільненого грунту завтовшки не менше 0,15 м.

У поперечному напрямку вимощенню слід надавати уклон не менше 0,03, відмітка бровки вимощен­ня повинна перевищувати планувальну відмітку не менше ніж на 0,05 м. Вода, яка потрапляє на вимощення, повинна скидатися в зливостічну каналізацію або водоскидні лотки, прокладені через зелені зони або тротуари.

2.5.3 Особливості розрахунку будинків на просадних грунтах

2.5.3.1 Розрахунок конструкцій будинків повинен виконуватися з урахуванням деформацій, що виникають при викривленні земної поверхні внаслідок наявності просадних грунтів. При цьому в будинках системи "Пластбау" зусилля від деформацій основи повинні сприйматися фундаментною частиною.

2.5.3.23а розрахункові приймаються зусилля, одержані при найбільш несприятливих комбінаціях, що виникають при кожному окремому виді деформації основи.

2.5.3.3 Розрахунок проводиться у відповідності з вимогами СНіП 2.02.01-83 за деформаціями, виходячи з умови:

s + s_s1 < su , (32)

де s - спільна деформація основи та будинку, яка визначається як для звичайних непросадних грунтів у відповідності з їх деформативними характеристиками, одержаними при природній вологості;

s_s1 - деформація основи, викликана просіданням грунту;

s_u - гранично допустима спільна деформація основи та будинку, яка приймається рівною:

s_u = s_u ₃ , (33)

де s_u - гранично допустима деформація основи при нерівномірному осіданні фундаментів, яка ви­значається як для звичайних непросадних грунтів;

ДБН В.2.6-6-95 С.32

Р
исунок 12 - Схема та основні розрахункові параметри викривленої основи.

₃ - коефіцієнт умов роботи, який враховує ймовірність одночасного сполучення найбільш неспри­ятливих умов за просіданням та осіданням і приймається:

при S_s1  2s; ₃ = 1;

при S_s1 > 2s; ₃ = 1,5.

2.5.3.4 При розрахунку конструкцій на вертикальні переміщення основи необхідно знаходити найбільш несприятливі варіанти розташування джерела замочування по відношенню до будинку. Допус­кається розглядати два варіанти розташування джерела замочування:

- центр просадної воронки посередині будинку (прогин будинку);

- центр просадної воронки в торці будинку (вигин будинку).

2.5.3.5 За розрахункову модель основи приймається однорідна викривлена вінклерівська основа з радіусом просадного блюдця - r, що характеризується середнім коефіцієнтом жорсткості основи С_II, котрий обчислюється за формулою:

С_II = m_cIIС , (34)

С - коефіцієнт жорсткості основи в незамоченому (природному) стані.

З метою уточнення розрахункової моделі основи допускається приймати за розрахункову модель основу зі змінним коефіцієнтом жорсткості (рисунок 12).

m_cII - коефіцієнт пониження жорсткості основи при замочуванні середини відсіку, що визначається в залежності від розрахункової довжини r ділянки за формулами:

, (35)

При розташуванні просадної воронки в торці будинку (відсіку), що розраховується, коефіцієнт m_cII - знаходиться за формулами:

при ; (36)

при

де r - довжина криволінійної ділянки осідання грунту від його власної ваги, яка визначається за формулою:

, (37)

де H_s1 - величина просадної товщі;

значення (0,5 +m_tg) приймаються за табл. 14.

ДБН В.2.6-6-95 С.ЗЗ

Таблиця 14

Побудова товщі

Значення величини (0,5 +m_tg) при грунті основи

лесовидний супісок

лесовидний суглинок

Однорідна

1,2

1,7

Фільтраційна здатність верхнього шару більше, ніж нижнього

1,55

2,3

Те саме, менше ніж нижнього

1

1,35

Коефіцієнт змінності стискуваної основи визначається за формулою:

, (38)

де e_oc - середня відносна деформація грунту від навантаження фундаменту в межах стискуваної зони, яка дорівнює:

, (39)

де s_i, - величина осідання найбільш характерного за навантаженнями та розмірами фундаменту;

Н_c - товщина стискуваної зони основи від зовнішнього навантаження;

e_пр - середня відносна деформація грунту при осіданні його від власної ваги, що дорівнює:

,

де s_s1,g - розрахункове просідання грунту від власної ваги, що визначається з урахуванням неповного водонасичення грунту згідно з СНіП 2.02.01-83;

h_s1, g - товщина зони просідання;

21 - довжина будинку або його відсіку.

2.5.3.6 Коефіцієнт жорсткості основи в незамоченому (природному) стані (с), в тому числі при повному або частковому усуненні просадних властивостей грунтів:

, (40)

де р - середній тиск під підошвою фундаментів будинку на основу, тс/м, що визначається за формулою:

, (41)

s_cp - середня осадка будинку, м, яка визначається за формулою:

, (42)

де s_i, - осадка і-го фундаменту, м, яка обчислюється згідно з СНіП 2.02.01-83 для двошарової основи, верхня частина якої складена грунтом ущільненого шару, а нижня - лесовими грунтами природної структури та вологості;

F_i - площа підошви і-го фундаменту, м ;

р_і - тиск від розрахункового навантаження під підошвою і-го фундаменту на основу, тс/м, який визна­чається за формулою:

, (43)

де р_ - сумарне розрахункове навантаження погонної довжини 1 м основи і-го фундаменту, т/м;

_II - середня об'ємна маса грунту вище підошви фундаменту, тс/м³;

І_i, b_i, h_i, - відповідно довжина, ширина та глибина закладання фундаменту, м.

2.5.3.7 Пониження розрахункових зусиль в фундаментних конструкціях може бути досягнуто шля­хом підвищення тиску на грунти основи за рахунок обгрунтованого призначення розмірів фундаментів, урахуванням пониження значення коефіцієнта жорсткості основи при замочуванні грунтів, урахуванням нелінійного деформування грунту та матеріалу фундаментів. При відсутності вихідних даних нелінійного деформування грунту, бетону та арматури розрахунок слід виконувати в припущенні пружного дефор­мування конструкцій будинку та грунту.

ДБН В.2.6-6-95 С.34

2.5.3.8 Найбільші значення згинальних моментів та поперечних сил в будинку виникають в момент часу, що відповідає проміжній стадії виникнення просадної воронки.

Розрахункові зусилля залежать від сполучення основних параметрів просадної воронки: параметрів деформаційного впливу та коефіцієнта жорсткості основи. Переважаючий вплив цих параметрів на розрахункові зусилля не збігаються за часом: зі збільшенням розмірів просадної воронки понижується коефіцієнт жорсткості основи. Внаслідок цього слід попередньо виявити критичні параметри просадної воронки, що відповідають максимальним зусиллям в будинку, і тільки після цього виконувати розраху­нок на вплив цих параметрів.

Для випадку замочування в торці та під серединою будинку допускається приймати:

при r > L/2, r_кр = L/2 та

при r < L/2. r_кр = r та (44)

де L - довжина будинку, м.

2.5.3.9 Розрахунок фундаментно-підвальної частини будинків системи "Пластбау" слід виконувати з використанням спеціальних програм, що передбачають врахування просадок при можливості пору­шення контакту грунту з підошвою фундаменту та врахування непружного деформування залізобетону та грунту. У випадку відсутності спеціальної програми моделювання фундаментної частини може здійснюватися стержньовими системами або кінцевими елементами і розрахунок виконується за допо­могою програм "Експрес", "Разсудок", "Супер", "Ліра".

Пружна основа в цьому випадку апроксимується системою дискретних шарнірно-пов'язаних з фундаментами вертикальних стержнів, характеристики жорсткості яких пропорціональні площам діля­нок основи, які замінюються.

2.5.3.10 Допускається використовувати розрахункову схему будинку у вигляді балки з приведеними характеристиками жорсткості. При цьому, приведена жорсткість будинку, визначається жорсткістю фундаментної частини.

2.5.3.11 Розрахунок фундаментної конструкції будинку на просадних грунтах слід виконувати в наступній послідовності:

визначається приведена ширина підошви фундаменту за формулою:

F_i - сумарна фактична площа фундаменту, яка визначається за формулою:

p^н - сумарне нормативне навантаження на будинок;

R - розрахунковий опір грунту основи, що визначається згідно з СНіП 2.02.01-83.

Конструктивне рішення фундаментної частини задається до розрахунку у відповідності з табл.8. Визначається несуча здатність стіни за найбільш слабким вертикальним перерізом. Обчислюються характеристики фундаментної частини будинку. Розв'язується контактна задача з урахуванням кінцевої жорсткості будинку, з розрахунковою схемою у вигляді балки або системи перехресних балок на деформований основі. Знайдені розрахункові зусилля М та Q порівнюються з відповідними граничними значеннями М та Q. У випадку необхідності коригується переріз або армування.

2.5.3.12 Розрахунок малоповерхових будинків на вплив горизонтальних деформацій основи про­водиться з метою визначення поздовжніх зусиль, що діють на фундаменти при осіданні грунту від власної ваги. Розрахунок проводиться при s_s1,g > 0,005r або s_s1,g > 30см, в останньому випадку розрахунок ведеться на спільний вплив вертикальних та горизонтальних переміщень.

2.5.3.13 За розрахункову схему приймається балка на пружній основі, що характеризується верти­кальним (С) та горизонтальним (С_сд) коефіцієнтами жорсткості з заданими параметрами деформування вільної поверхні грунту.

2.5.3.14 Зміну вертикальних s_s1,g та горизонтальних U_s1,(х) деформацій вільної поверхні грунту в межах просадної воронки допускається приймати за лінійним законом:

ДБН В.2.6-6-95 С.35

(45)

(46)

де х - координата точки, в якій визначається значення вертикальної або горизонтальної деформації вільної поверхні грунту при розташуванні початку координат в центрі просадної воронки;

s_s1,g - максимальна величина осідання грунту від власної ваги;

r - розрахункова довжина криволінійної ділянки осідання грунту від власної ваги.

Максимальна величина абсолютної горизонтальної деформації вільної поверхні грунту при осіданні (U_s1) визначається за формулою:

U_s1 = 0,5  r . (47)

Відносна горизонтальна деформація визначається за формулою:

(48)

2.5.3.15 Розрахунок фундаментів на вплив горизонтальних деформацій основи проводиться для випадку найбільш несприятливого розташування джерела замочування по відношенню до будинку, при якому в його конструкціях виникають найбільші зусилля. При цьому розрахунковий варіант взаємного розташування будинку та джерела замочування з рівняння:

2z³ - 6z² - z(2 - )² + ² = 0; (49)

де  = r/1; ;

X₁- відстань від джерела замочування до торця будинку.

2.5.3.16 Сумарні горизонтальні зусилля, викликані горизонтальними деформаціями основи, визна­чаються за формулою:

N=N_т+N_тп+N_б+N_д , (50)

де n_т та N_тп - навантаження, викликані силами тертя грунту, що зсувається по підошві фундаменту, який розраховується, а також по підошві фундаментів поперечних стін, що примикають до того, що розрахо­вується;

N_б - навантаження, викликані силами тертя грунту по бокових поверхнях фундаменту, що розрахо­вується;

N_д - навантаження, викликані нормальним тиском грунту, що зсувається, на фундаменти, які при­микають до того, що розраховується.

2.5.3.17 Зусилля n_т, викликане силами тертя грунту, що зсувається, по підошві розраховуваного фундаменту, визначається за формулою:

. (51)

Горизонтальний коефіцієнт жорсткості основи С_сд допускається приймати рівним:

С_сд =0,7С,

де С - вертикальний коефіцієнт жорсткості основи, який визначається з врахуванням його пониження при зволоженні.

2.5.3.18 Зусилля N_тп , викликане силами тертя грунту, що зсувається, по підошві фундаментів попе­речних стін, які примикають до розраховуваного, визначається за формулою:

,

де n - кількість поперечних стін на розрахунковій ділянці l_т;

ДБН В.2.6-6-95 C.36

; (53)

; (54)

1_n - довжина примикаючої ділянки фундаменту поперечної стіни.

2.5.3.19 Дотичні навантаження n_т та N_тп визначаються з урахуванням їх граничних значень:

при . (55)

Горизонтальний коефіцієнт жорсткості основи приймається рівним:

. (56)

Граничне значення дотичного навантаження визначається за формулою:

,

де tg. - коефіцієнт тертя, що приймається приблизно рівним для ущільнених суглинків 0,4 та супісків 0,45 в водонасиченому стані при (G  0,8);

с - питоме зчеплення грунту, приймається в залежності від об'ємної маси скелету ущільненого грунту;

b - ширина фундаментної стрічки, яка розраховується;

p_ср - середнє значення реактивного відпору основи на розрахунковій ділянці 4.

2.5.3.20 Зусилля N_б, викликане силами тертя грунту по заглиблених бокових поверхнях розрахову­ваного фундаменту, визначається за формулою:

, (57)

де h - висота заглиблених поверхонь розраховуваного фундаменту;

С_r - питоме зчеплення грунту зворотньої засипки з заглибленою поверхнею фундаменту, яке приймається для лесовидних супісків рівним 0,2 тс/м², суглинків 0,3 тс/м² .

2.5.3.21 Зусилля N_д від кожної поперечної стіни на розрахунковій ділянці приймається рівним:

, (58)

де ’_II - густина грунту зворотньої засипки, який залягає від підлоги або планування до підошви фундаменту в водонасиченому стані (при G  0,8), яка приймається рівною 1,9 т/м³;

h - висота заглибленої в грунті частини фундаменту поперечної стіни, яка розглядається;

_н - кут внутрішнього тертя грунту зворотньої засипки.

2.5.3.22 При неповному усуненні просадних грунтів у деформованій зоні слід, крім впливів від викривлення земної поверхні, враховувати осідання грунтів, що лежать між підошвою ущільненого ґрунтового екрану та нижньою межею деформованої зони.

Для будинків системи "Пластбау" необхідно прагнути до повного усунення просадочності основи в деформованій зоні.

При сумарних величинах неусунених просідань та осідань фундаментів та їх нерівномірності, яка перевищує граничні значення, встановлені СНіП 2.02.01- 83, проектування повинне вестися з урахуван­ням впливів на будинок нерівномірних деформацій основи спільно з впливами осідання грунтів від їх власної ваги.