Расчет зданий на пучинистых грунтах конструктивные мероприятия

Руководство «Руководство по проектированию оснований и фундаментов на пучинистых грунтах»



Руководство составлено по результатам теоретических и экспериментальных исследований деформаций и сил морозного пучения грунтов и материалам обобщения передового опыта фундаментостроения на пучинистых грунтах.

Предназначено для инженерно-технических работников проектных и строительных организаций.

ПРЕДИСЛОВИЕ

Действие сил морозного пучения грунтов и выпучивания фундаментов ухудшает условия эксплуатации и укорачивает сроки службы зданий и сооружений, вызывает их повреждения и деформации конструктивных элементов, что приводит к большим ежегодным затратам на ремонт повреждений и наносит народному хозяйству значительный ущерб.

В настоящем Руководстве приведены проверенные в практике строительства инженерно-мелиоративные, строительно-конструктивные, тепловые и термохимические мероприятия по борьбе с вредным влиянием морозного пучения грунтов на фундаменты зданий и сооружений, а также в кратком изложении даны указания по производству строительных работ по нулевому циклу и мероприятиям по предотвращению выпучивания незаглубляемых и малозаглубляемых фундаментов под малоэтажные каменные здания различного назначения и одноэтажные сборные деревянные дома в сельской местности.

Наиболее часто встречающиеся повреждения фундаментов и разрушения конструкций надфундаментного строения зданий и сооружений от морозного пучения обусловлены следующими факторами: а) составом грунтов в зоне сезонного промерзания и оттаивания; б) состоянием природной влажности грунтов и условиями их увлажнения; в) глубиной и скоростью сезонного промерзания грунтов; г) конструктивными особенностями фундаментов и надфундаментного строения; д) степенью теплового влияния отапливаемых зданий на глубину сезонного промерзания грунтов; е) эффективностью мероприятий, применяемых против воздействия сил морозного выпучивания фундаментов; ж) способами и условиями производства строительных работ по нулевому циклу; з) условиями эксплуатационного содержания зданий и сооружений. Чаще всего эти факторы воздействуют на фундаменты суммарно при различном их сочетании, и бывает трудно установить действительную причину повреждений в зданиях.

При проектировании следует принимать в расчет результаты многолетних стационарных экспериментальных данных по исследованию взаимодействия промерзающего грунта с фундаментами в природных условиях, а не за одну зиму, так как климатические условия по отдельным годам с аномальными отклонениями не являются характерными для средней зимы данной местности.

Рекомендуемые в данном Руководстве противопучинные мероприятия могут применяться как для полного исключения деформаций от морозного выпучивания фундаментов, так и для частичного их снижения.

Инженерно-мелиоративные мероприятия в принципе являются коренными, поскольку они обеспечивают осушение грунтов в зоне нормативной глубины промерзания грунтов и снижение степени увлажнения слоя грунта на глубине 2-3 м ниже глубины сезонного промерзания. Это мероприятие возможно осуществить практически не для всех грунтовых и гидрогеологических условий, и тогда следует применять его только как уменьшающее деформацию грунта при промерзании в сочетании с другими мероприятиями.

Строительно-конструктивные мероприятия против сил морозного выпучивания фундаментов направлены в основном на приспособление конструкций фундаментов и частично надфундаментного строения к действующим силам морозного пучения грунтов и к их деформациям при промерзании и оттаивании (например, выбор типа конструкций фундаментов, глубина их заложения в грунт, жесткости конструкций надфундаментного строения, величин нагрузки на фундаменты, заанкеривание фундаментов в грунтах, залегающих ниже глубины промерзания и многие другие конструктивные приспособления).

Рекомендуемые в Руководстве конструктивные мероприятия приведены только в самых общих формулировках без надлежащей конкретизации, как, например, толщина слоя песчано-гравийной или щебеночной подушки под фундаментами при замене пучинистого грунта непучинистым, толщина слоя теплоизолирующих покрытий во время строительства и на период эксплуатации и др.; более детально даны рекомендации по размерам засыпки пазух непучинистым грунтом и по размерам теплоизоляционных подушек в зависимости от глубины промерзания грунтов и местного опыта строительства.

Расчеты фундаментов на устойчивость под действием сил морозного выпучивания, а также расчеты по конструктивным мероприятиям не являются обязательными для всех конструкций, применяемых в фундаментостроении, поэтому нельзя считать эти мероприятия универсальными по борьбе с вредным влиянием морозного пучения грунтов во всех случаях.

Тепловые и химические мероприятия являются коренными как по полному исключению деформаций от морозного пучения, так и по снижению сил морозного выпучивания и величин деформации фундаментов при промерзании грунтов.

Они включают в себя применение рекомендуемых теплоизоляционных покрытий на поверхности грунта вокруг фундаментов, теплоносителей для обогрева грунтов и химических реагентов, понижающих температуру смерзания грунта с фундаментом и снижающих касательные силы сцепления мерзлого грунта с плоскостями фундаментов.

При обработке грунта химическими реагентами, хотя грунт потом имеет отрицательную температуру, он не замерзает, поэтому также исключается промерзание и морозное пучение.

При назначении противопучинных мероприятий необходимо учитывать значимость зданий и сооружений, особенности технологических процессов производства и условия эксплуатационного режима, грунтовые и гидрогеологические условия, а также климатические характеристики данного района. При проектировании фундаментов на пучинистых грунтах следует отдавать предпочтение таким мероприятиям, которые наиболее экономичны и эффективны в данных условиях.

Изложенные в данном Руководстве мероприятия по борьбе с деформациями зданий и сооружений под действием сил морозного пучения грунтов помогут строителям повысить качество строящихся объектов, обеспечить устойчивость и долговечную эксплуатационную пригодность зданий и сооружений, исключить случаи удлинения сроков строительства, обеспечить ввод зданий и сооружений в промышленную эксплуатацию в плановые сроки, снизить непроизводительные разовые и ежегодно повторяющиеся расходы на ремонт и восстановление поврежденных силами морозного пучения зданий и сооружений.

Руководство составлено доктором техн. наук М. Ф. Киселевым.

Все замечания по тексту Руководства и предложения об улучшении просьба присылать в НИИ оснований и подземных сооружений Госстроя СССР по адресу: 109389, Москва, 2-я Институтская ул., д. 6.

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Данное Руководство предназначено для проектирования и строительства фундаментов зданий, промышленных сооружений и различного специального и. технологического оборудования на пучинистых грунтах.

Примечание. Рекомендации Руководства по противопучинным мероприятиям не распространяются на площадки, где сезонное промерзание грунтов сливается с вечномерзлым грунтом.

1.2. Руководство разработано в соответствии с основными положениями глав СНиП по проектированию оснований и фундаментов зданий и сооружений и оснований и фундаментов зданий и сооружений на вечномерзлых грунтах.

Изменение объема грунта обнаруживается в природных условиях в поднятии в процессе промерзания и опускании при оттаивании дневной поверхности грунта.

В результате этих объемных изменений происходят, деформации и наносят повреждения основаниям, фундаментам и надфундаментному строению зданий и сооружений.

1.4.

В зависимости от гранулометрического состава грунта, его природной влажности, глубины промерзания и уровня стояния грунтовых вод грунты, склонные к деформациям при промерзании, по степени морозной пучинистости подразделяются на: сильнопучинистые, среднепучинистые, слабопучинистые и практически непучинистые.

1.5. Подразделения грунтов по степени морозной пучинистости в зависимости от изменяющегося во времени уровня грунтовых вод и показателя консистенции IL приняты по табл. 1 прил.

6 главы СНиП по проектированию оснований и фундаментов зданий и сооружений. Природную влажность грунтов на период эксплуатации при проектировании необходимо корректировать по пп. 3.17-3.

20 упомянутой выше главы СНиП.

1.6.

Основанием для установления степени пучинистости грунтов должны служить материалы гидрогеологических и грунтовых изысканий (состав грунта, его природная влажность и уровень стояния грунтовых вод, которые могут охарактеризовать участок застройки на глубину не менее удвоенной нормативной глубины промерзания грунта, считая от планировочной отметки).

1.7. Проектирование оснований и фундаментов зданий и сооружений на пучинистых грунтах должно осуществляться с учетом:

Таблица 1

Наименование грунта по степени морозной пучинистости	Пределы положения z, м, уровня грунтовых вод ниже расчетной глубины промерзания у фундамента	Консистенция глинистого грунтаIL
песок мелкий	песок пылеватый	супесь	суглинок	глина
Сильнопучинистые	—	—	z≤0,5	z≤1	z≤1,5	IL>0,5
Среднепучинистые	—	z≤0,5	0,5

Источник: https://files.stroyinf.ru/Data1/46/46329/

Всн 29-85. проектирование мелкозаглубленных фундаментов малоэтажных сельских зданий на пучинистых грунтах. — читать, скачать

Ведомственные строительные нормы

• Сети, автоматизация, безопасность, связь (2)
• Полезное (12)

ВЕДОМСТВЕННЫЕ СТРОИТЕЛЬНЫЕНОРМЫ

ПРОЕКТИРОВАНИЕ

мелкозаглубленных фундаментовмалоэтажных сельских зданий на пучинистыхгрунтах

ВСН 29-85

Минсельстрой

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА

Москва — 1985

Разработаны: Центральнымнаучно-исследовательским, экспериментальными проектным институтом по сельскомустроительству (ЦНИИЭПсельстроем)Министерства сельского строительстваСССР.

Директор Л.Н. Ануфриев

Заведующий сектором оснований

и фундаментов в сложных

грунтовых условиях В.С. Сажин

Старшие научные сотрудники А.Г. Бейрих

В.В. Борщев

Д.Я. Гинзбург

А.Т. Мальцев

Научно-исследовательскиминститутом оснований и подземныхсооружений Госстроя СССР (НИИОСПом)

Директор Б.С. Федоров

Заведующий лабораторией

оснований и фундаментов

на пучинистых грунтах В.О. Орлов

Проектным институтомСаратовоблколхозпроект Росколхозстрой-объединения

Директор Б.Н. Лысункин

Главный специалист В.Н. Краюшкин

Внесены: ЦНИИЭПсельстроем Минсельстроя СССР, НИИОСПом Госстроя СССР

Подготовлены к утверждению:Главным техническим управлениемМинсельстроя СССР

Начальник В.Я. Макарук

Согласованы: Госстроем СССР

Заместитель председателя С.Л. Дворников

Минсельхозом СССР

Заместитель министра И.П. Быстрюков

Утверждены и введены в действие:приказом Министерства сельскогостроительства СССР №44 от 14 февраля 1985г.

ВВЕДЕНИЕ

На территории СССР широкораспространены пучинистые грунты. Кним относятся глины, суглинки, супеси, пески пылеватые и мелкие.

При определеннойвлажности эти грунты, замерзая в зимнийпериод, увеличиваются в объеме, чтоприводит к подъему слоев грунта впре­делах глубины его промерзания.

Находящиеся в таких грунтах фундаментытакже подвергаются подъему, еслидействующие на них нагрузки неуравновешивают силы пучения. Посколькудеформации пучения грунта, как правило,неравномерны, происходит неравномерныйподъем фундаментов, который со временемнакапливается.

В результате этогонадфундаментные конструкции зданий исооружений претерпевают недопустимыедеформации и разрушаются. Деформациям,от пучения грунта особенно подверженылегкие сооружения, к числу которыхоткосит­ся большинство малоэтажныхсельских зданий.

В соответствии с нормами по проектированииоснований зданий и сооружений глубиназаложения фундаментов в пучинистыхгрунтах должна приниматься не менеерасчетной глубины промерзания.

В этомслучае подошва фундамента освобождаетсяот воздействия нормальных сил пучения.Однако глубоко заложенные фундаментыимеют развитую боковую поверхность, покоторой действуют касательные силыпучения.

Эти силы превосходят нагрузки,передаваемые легкими зданиями нафундаменты, в результате чего фундаментывыпучиваются.

Одним из путей решения проблемыстроительства на пучинистых грунтахмалоэтажных зданий является использованиемелкозаглубленных фундаментов.

Такиефундаменты закладываются на глубине0,2-0,5 м от поверхности грунта илинепосредственно на поверхности(незаглубленные фундаменты).

К такимобразом, на мелкозаглубленные фундаментыдействует незначительные касательныесилы пучения, а при незаглубленныхфундаментах они равны нулю.

Как правило, под фундаментами устраиваютсяподушки толщиной 20-30 см из непучинистыхматериалов (песок гравелистый, крупныйили средней крупности, мелкий щебень,котельный шлак и др.).

Применением подушкидостигается не только частичная заменапучинистого грунта на непучинистый, нои уменьшение неравномерных деформацийоснования.

Толщина подушек и глубиназаложения фундаментов определяетсярасчетом.

Основной принцип конструированиямелкозаглубленных фундаментов зданийс несущими стенами на пучинистых грунтахзаключается в том, что ленточныефундаменты всех стен здания объединяютсяв единую систему и образуют достаточножесткую горизонтальную раму,перераспределяющую неравномерныедеформации основания. При мелкозаглубленныхстолбчатых фундаментах рама формируетсяиз фундаментных балок, которые жесткосоединяются между собой на опорах.

Для обеспечения совместной работыфундаментных элементов последние жесткосоединяются между собой.

Указанные конструктивные мероприятиявыполняются при строитель­стве насреднепучинистых (при интенсивностипучения, большей 0,05) сильно — ичрезмернопучинистых грунтах.

В остальныхслучаях, фунда­ментные элементыукладываются свободно, не соединяютсямежду собой. Количественным показателемпучинистости грунта является интенсив­ностьпучения, характеризующая пучениеэлементарного слоя грунта.

При этом допускаются деформацииоснования (подъем, в том численеравномерный), однако они должны бытьменьше предельных, которые зависят отконструктивных особеннос­тей зданий.

При расчете оснований по деформациямпучения учитываются пучинистые свойствагрунта, передаваемое на него давление,жесткость фундамента и надфундаментныхконструкций на изгиб.

Надфундаментныеконструкции рассматриваются не толькокак источник нагрузок на фун­даменты,но и как активный элемент, участвующийв совместной работе фундамента соснованием.

Чем больше жесткостьконструкций на изгиб, тем меньшеотносительные деформации основания.

Передаваемое на грунт давление значительно(иногда в несколько раз) снижает подъемоснования при пучении грунта. При подъемемелкозаглубленных фундаментов действующиепо их подошвам нормальные силы пучениярезко уменьшаются.

Все конструкций мелкозаглубленныхфундаментов и положения по их расчету,приведенные в настоящем документе,прошли проверку при проектировании истроительстве малоэтажных зданийразличного назна­чения — домовусадебного типа, хозяйственных построек,производст­венных сельскохозяйственныхзданий вспомогательного назначения,трансформаторных подстанций и др.

В настоящее время во многих областяхЕвропейской части РСФСР, в районах сглубиной промерзания до 1,7 и, намелкозаглубленных и незаглубленныхфундаментах построено свыше 1500 одно- идвухэтажных зданий из разных материалов- кирпича, блоков, панелей, деревянныхщитов.

Систематические инструментальныенаблюдения за зданиям в тече­ние 3-6лет свидетельствуют о надежной работемелкозаглубленных фун­даментов.

В настоящих нормах содержатся требованияпо конструированию, про­ектированиюи устройству мелкозаглубленныхфундаментов на пучинистых грунтах.

Неслучайно поэтому область применениятаких фундаментов определена именнодля пучинистых грунтов. Мелкозаглубленныефундаменты на пучинистых грунтахрекомендуется применять в массовомпорядке при глубине промерзания до 1,7м.

При большей глубине промерзанияпучинистых грунтов мелкозаглубленныефундаменты рекомендуется только дляэкспериментального строительства.

Накопление опыта строительства объектовс мелкозаглубленными фундаментами врайонах с большой глубиной промерзанияпозволит в дальнейшей расширить областьприменения их на пучинистых грунтах.

Хотя область применения мелкозаглубленныхфундаментов в иных грунтовых условияхформально выходит за рамки настоящихнорм, представляется целесообразнымдать некоторые рекомендации поиспользованию таких фундаментов пристроительстве малоэтажных зданий нанаиболее распространенных на территориинашей страны грунтах.

В соответствии с главой СНиП 2.02.01-83глубина заложения фун­даментов нанепучинистых грунтах не зависит отглубины их промерза­ния. Поэтому пристроительстве малоэтажных зданий нанепучинистых грунтах мелкозаглубленныефундаменты рекомендуются к массовомуприменению.

При этом должны быть предусмотренымероприятия, направлен­ные напредотвращение недопустимых деформацийоснований, вызванных оттаиваниемвечномерзлых грунтов.

Применение мелкозаглубленных фундаментовна естественном основании в грунтовыхусловиях I типа по просадочностирекомендуется лишь в том случае, еслипередаваемое на грунт давление меньшеначального просадочного давления.

Востальных случаях применения такихфундаментов возможно лишь дляэкспериментального строительства приусловии, что суммарные деформацииоснований, вызванные просадкой и осадкойгрунта, не превосходят предельныхдеформаций.

В грунтовых условиях П типа по просадочностиприменение мелкозаглубленных фундаментовна естественном основании не допускается.

Необходимо подчеркнуть, что посколькуосновной причиной пучения грунтовявляется наличие в них воды, способнойпри промерзании пере­ходить в лед,следует строго соблюдать требование о недопустимости водонасыщения грунтав основании мелкозаглубленных фундаментовв про­цессе строительства и приэксплуатации зданий. Следует предусматриватьнадежный отвод с площадки строительстваатмосферных и производ­ственных водпутем вертикальной планировкизастраиваемой территории, устройстваводоотводов и дренажа. При рытье траншейдля фундаментов и инженерных коммуникацийземляные работы следует производить сми­нимальным объемом нарушения грунтовприродного сложения. Не допус­каетсяскопление воды от повреждения временноготрубопровода на площадке строительства.Вокруг зданий следует устраиватьводонепроницае­мые отмостки ширинойне менее 1 м и уклоном не менее 0,03. Следуетизбегать устройства вводов трубопроводовканализации и водоснабжения с нагорнойстороны здания. При эксплуатации зданийне допускается изменять условия,применительно к которым запроектированымелкозаглубленные фундаменты.

Министерство сель­ского строительства СССР	Ведомственные строительные нормы	ВСН 29-85
(Минсельстрой СССР)	Проектирование мелкоза­глубленных фундаментов	Минсельстрой СССР
малоэтажных сельских зданий на пучинистых грунтах	Вводятся впервые

1.Общие положения

1.1.

Настоящие ведомственныестроительные нормы предназначе­ныдля проектирования мелкозаглубленныхфундаментов одно- и двух­этажныхсельских зданий (жилых, культурно-бытовых,производственных сельскохозяйственныхосновного и вспомогательного назначения),строящихся на пучинистых грунтах сглубиной промерзания не более 1,7 м. Приэтом должны соблюдаться требования,предусмотренные соответствующимиобщесоюзными нормативными документами.

Примечание. ВСН 29-85 могут быть использованыдля проведения экспериментальногостроительства в районах с глубинойпромерзания грунтов более 1,7 м.

1.2. При выборе площадок для строительствазданий с мелкозаглубленными фундаментамипредпочтение следует отдавать участкамс однородными по составу грунтами какв плане, так и по глубине той частисезоннопромерзающего слоя, котораяпроектируется в качестве основания.

Внесены ЦНИИЭПсельстроем Минсельстроя СССР НИИ оснований и подземных сооружений Госстроя СССР

Утверждены Министерством сельского строительства СССР 14 февраля 1985 г.

Срок введения в действие 1 марта 1985 г.

1.3. Растет оснований зданий,возводимых на пучинистых грунтах,следует производить по деформациям.

Деформации основания, вызванные морознымпучением грунта под подошвой фундамента,не должны превосхо­дить предельныхдеформаций, которые зависят отконструктивных осо­бенностей зданий.

1.4. При проектировании оснований ифундаментов на пучинистых грунтахнеобходимо предусматривать мероприятия(инженерно -мелиоративные,строительно-конструктивные,термохимические), направленные науменьшение деформаций зданий и сооружений.

Выбор типа и конструкции фундамента,способа подготовки основа­ния и другихмероприятий по уменьшению неравномерныхдеформаций здания от морозного пучениядолжен решаться на основетехнико-эконо­мического анализа сучетом конкретных условий строительства.

2.ОЦЕНКА ПУЧИНИСТОСТИ ГРУНТОВ

2.1. По степени пучинистостигрунты подразделяются на пять групп(табл.1). Принадлежность пылевато-глинистогогрунта к той или иной группе оцениваетсяпараметром Rf,определяемым по формуле

, (2.1)

где W — расчетная предзимняя влажность в слое сезонного промерза­ния грунта, доли един., определяемая в соответствии с приложением 1;

Wp, WL — средневзвешенные значения (в пределах слоя сезонного промерзания грунта) влажностей, соответствующих границам раскатывания и текучести, доли един.;

Wcr- критическая влажность, доля един., определяемая по гра­фику (рис.1) при средневзвешенных значениях числа плас­тичности и границы текучести;

Мо — безразмерный коэффициент, численно равный при открытой, оголенной от снега поверхности промерзающего грунта абсолютному значению средней зимней температуры воздуха, определяемой в соответствии с главой СНиП по строительной климатологии и геофизике, а при отсутствии в ней данных для конкретного района строительства — по результатам наблюдений гидрометеорологической станции, находящейся в аналогичных условиях с районом строительства.

После вычисления по формуле(2.1) параметра Rfиз табл.1 опре­деляется интенсивностьпучения fкоторая в дальнейшем используетсяпри выборе конструкции фундамента иконструктивных мероприятий (п.3.5).

2.2. Пучинистые свойства крупнообломочныхгрунтов и песков, содержащихпылевато-глинистые фракции, а такжесупесей с Ip

Источник: http://gmstar.ru/dokumenty/vsn/beton-zhbi-kirpich-fasadnye-materialy-5648/