ВСН 29-85. Проектирование мелкозаглубленных фундаментов малоэтажных сельских зданий на пучинистых грунтах

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.

h_fp  S_u (4.1)

(4.2)

где h_fp и _fp - соответственно деформация пучения и относительная деформация грунта основания с учетом давления под подошвой фундамента;

S_u, - 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 S_u, 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 h_fi определяется по одной из формул, приведенных в табл. 3, на основе предварительно заданных глубины заложения фундамента d и толщины подушки h_п.

Входящая в эти формулы деформация пучения ненагруженной поверхности грунта h_f определяется в соответствии с приложением 2. Расчетная глубина промерзания грунта d_f определяется в соответствии с главой СНиП 2.02.01-83.

4.4. Давление на подошву фундамента (P_r, 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)

где d_z - мощность слоя пучащегося 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 двух схем 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 ленточного фундамента A_f 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.

Таблица 3

Схемы расчета деформаций пучения ненагруженного основания в зависимости от гидрогеологических условий и рельефа участка застройки

№

схе­мы

Условия увлажнения грунтов по виду рельефа

Расстояние от по­верхности грунта до уровня подземных вод

d_wn

Ориентировочное значение средней влажности в пре­делах сезонно­промер­зающего слоя

d_fn

Формулы для опреде­ления деформации пучения ненагруженного основания

1.

Сухие участки - возвышен­ности, всхол­млен­ные места. Водораз­дельное плато. Грунты увлажняются только па счет атмосферных осадков

_w > _fn + z

а) W  W_cr + 0,3I_p

б) W  W_cr + 0,3I_p

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

_w > _fn + z

W > W_cr + 0,3I_p

3.

Мокрые участки - пони­женные равнины, котло­вины, межсклоновые ни­зины, заболоченные мес­та. Грунты водона­сы­щаются за счет атмо­сферных осадков и подземных вод, включая верховодку

_w < _fn

W > W_cr + 0,5I_p

Примечание. значение d_w рассчитывается с учетом прогноза изменения уровня подземных вод; z - наименьшее расстояние, м, от границы промерзания d_fn до уровня подземных вод, при котором эти воды не оказывают влияния на увлажнение промерзающего грунта; значение z определяется по табл.4.

Таблица 4

Наименьшее расстояние 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 I_р > 0,13

2,5

Суглинки с I_р > 0,13

2,0

Суглинки пылеватые с I_р  0,13

2,0

Суглинки с Iр  0,13

1,8

Супеси пылеватые с I_p  0,2

1,5

Супеси с I_р > 0,02

1,3

Супеси с I_p  0,02

1,0

Пески пылеватые

1,0

Пески мелкие

0,8

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

, (4.7)

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

p_r - то же обозначение, что в п.4.4;

 - коэффициент, учитывающий влияние подушки на работу фундамента; принимается по табл.5.

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

, (4.8)

где _п - коэффициент надежности, принимаемый равным 1,1;

 - коэффициент, зависящий от показателя гибкости конструкций здания , определяется из графика (рис.4); показатель  определяется в соответствии с приложением 4;

h_fp- разность деформаций пучения ( h_1fp - h_2fp ), м, определяемая при экстремальных значениях расчетной предзимней влажности грунта на площадке строительства;

L - длина стены здания (отсека), м.

Рис. 3. Значения коэффициента k_a

Рис. 4. Значение коэффициента  в зависимости от показателя гибкости конструкции здания 

Таблица 5

Значения коэффициента 

Отношение толщины подушки к ширине фундамента h_п/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  определяется по интерполяции.

4.7. При показателе гибкости конструкций  > 3 относительная деформация пучения грунта основания определяется по формулам: