5.9 Эффективные типы фундаментов для легких зданий на пучинистых грунтах

Конструкции мелкозаглубленных фундаментов зданий при расположении подошвы фундамента в слое сезонного промерзания подвергаются действию нормальных и касательных сил морозного пучения. На незаглубленные фундаменты действуют только нормальные силы морозного пучения, а на малозаглубленные фундаменты на подсыпках из непучинистого грунта воздействуют только нормальные силы морозного пучения.

Наличие подсыпки из непучинистого грунта между подошвой малозаглубленного или незаглубленного фундамента и промерзающим пучинистым грунтом позволяет:

• резко уменьшить величину нормальных сил морозного пучения по подошве фундамента и полностью исключить касательные силы морозного пучения;

• погасить часть деформаций от действия нормальных сил морозного пучения за счет упругости слоя подсыпки. Если произойдет подъем здания, то оно будет незначительным и, как правило, более равномерным;

• создать благоприятные условия для миграции воды из-под здания к периферии, где промерзание обычно идет быстрее.

У отапливаемых зданий наибольшее пучение грунта происходит под углами здания, так как именно здесь меньше всего сказывается влияние тепла, выделяемого зданием, а у неотапливаемого, как правило, в середине здания. Поэтому здание в целом должно обладать достаточной жестокостью, чтобы не деформироваться под влиянием возможного неравномерного подъема пучащегося грунта и последующей осадки (просадки) при оттаивании.

Принципиальные конструктивные решения малонагруженных фундаментов для бесподвальных зданий на пучинистых грунтах показаны на рис. 2.24.

Рис. 2.24. Принципиальные конструктивные решения малонагруженных фундаментов для бесподвальных зданий

на пучинистых грунтах.

Типы фундаментов на пучинистых грунтах показаны на рис. 2.25.

Рис. 2.25. Типы фундаментов на пучинистых грунтах.

Основной принцип конструирования малозаглубленных и незаглубленных фундаментов зданий на пучинистых грунтах заключается в их объединении в единую достаточно жесткую "систему", перераспределяющую неравномерные деформации при промерзании-оттаивании основания. В основу конструирования незаглубленных и малозаглубленных фундаментов для легких зданий должны быть положены решения, направленные на снижение сил морозного пучения и неравномерных деформаций конструкций зданий, а также на приспособление зданий к неравномерным деформациям оснований. В зависимости от степени пучинистости грунта основания и изгибной жесткости здания конструктивные решения фундаментов рекомендуется проектировать по схеме, приведенной на рис. 2.26.

Рис. 2.26. Схема проектирования фундаментов.

Основные мероприятия по обеспечению устойчивости и эксплуатационной пригодности зданий и сооружений на незаглубленных фундаментах сводятся к подготовке грунтов оснований для укладки на них фундаментов с целью снижения деформаций от воздействия нормальных сил морозного пучения и приспособления конструкций фундаментов и надфундаментного строения к знакопеременным деформациям (поднятие-опускание).

В качестве материала подушек рекомендуется применять песок крупно- и среднезернистый, гравийно-галечный, мелкий щебень, керамзитовый гравий ( > 600 кгс/м³), местный непучинистый грунт, подвергшийся противопучинной обработке (гидрофобизации) и т. п.

Ленточные фундаменты под стены кирпичных, блочных и панельных зданий, возводимых на средне- и сильнопучинистых грунтах (0,035<f<=0,12), объединяются в жесткую горизонтальную раму, перераспределяющую неравномерность деформации основания от пучения в период промерзания грунта и от осадки во время оттаивания.

Принцип увеличения изгибной жесткости и совместной работы фундаментов сохраняется и при устройстве столбчатых фундаментов.

Глубина заложения, высота подушки и армирование фундаментов определяется расчетом в соответствии с руководством по проектированию малозаглубленных фундаментов малоэтажных сельских зданий на пучинистых грунтах (ВСН 29-85).

Незаглубленный монолитный ленточный фундамент конструктивно представляет собой железобетонный элемент, ширина которого зависит от толщины стены, высотой 20...25 см, уложенный под все наружные и внутренние несущие стены (без заглубления или с небольшим заглублением) на подушку из непучинистого материала.

Толщина подушки зависит от степени пучинистости грунта основания, жесткости здания и определяется расчетом. Для уменьшения влияния промерзания пучинистого грунта рекомендуется укладывать теплозащиту под отмостку и под фундамент.

Для деревянных зданий на слабопучинистых грунтах (f<=0,035) могут применяться ленточные фундаменты из сборных блоков, свободно уложенных на подсыпку из непучинистого материала. При средне- и сильнопучинистых грунтах (f>0,035) укладываемые на подушку армированные сборные блоки должны быть жестко соединены (скруткой, сваркой) между собой.

На малозаглубленные фундаменты могут действовать касательные (при отсутствии подушки из непучинистого материала) и нормальные силы морозного пучения. Поэтому рекомендуется пазухи траншей (котлованов) заполнять непучинистым материалом с послойным уплотнением.

Конструктивно малозаглубленный ленточный фундамент представляет собой железобетонный или бетонный элемент шириной 30...50 см, высотой 20...50 см, уложенный с небольшим заглублением на подсыпку из непучинистого материала.

В зависимости от степени пучинистости грунта и конструктивных особенностей здания фундаментные блоки могут укладываться свободно (без соединения между собой), с соединением блоков между собой или из монолитного железобетона. Деформации оснований фундаментов не должны превышать величин, допустимых для фундаментов рассматриваемого типа.

Если деформации фундаментов при промерзании и оттаивании будут превышать допустимые пределы, для уменьшения или исключения промерзания грунта рекомендуется применять теплоизоляцию.

В качестве теплоизоляции можно использовать пенопластовые и минераловатные плиты или легкие сыпучие материалы (шунгизитовый, керамзитовый гравий, полистиролетон, шлак и др.). При этом имеют значение теплоизолирующая способность, долговечность, прочность материалов.

Для защиты теплоизоляционной подушки фундамента от проникновения поверхностных вод рекомендуется водонепроницаемый гибкий экран.