При проектировании и строительстве малоэтажных (лёгких) домов на пучинистых грунтах ещё нередко применяют традиционные заглублённые фундаменты.
Это тем более удивительно, ведь СНиП 2.02.01–83 для зданий III класса допускает применять мелкозаглублённые фундаменты.
Содержание
Влияние морозного пучения грунта
Учитывая небольшие нагрузки от лёгких зданий, приходящиеся на основание, стремясь уменьшить боковую поверхность смерзания фундамента с грунтом, его объём и стоимость, сегодня обычно применяются отдельно стоящие (столбчатые, свайные) фундаменты, ленточные, а в ряде случаев и сплошные (плитные). Тем не менее суммарная касательная сила морозного пучения в большинстве случаев преодолевает сравнительно небольшой вес здания.
Следует иметь в виду, что общая тенденция экономики строительства сегодня заключается в снижении материалоёмкости, то есть уменьшении массы зданий, что приводит, как правило, к значительным деформациям малоэтажных (малонагруженных) зданий.
Как показывает опыт строительства и исследования морозного пучения грунтов, а иногда и заполнение водой подвалов зданий, построенных на первоначально сухих пылеватоглинистых грунтах даже с глубоким залеганием УПВ, является следствием нарушения природного сложения структуры грунтов.
Грунты с нарушенной структурой (некачественно выполненные обратные засыпки пазух траншей и котлованов при традиционном заложении фундаментов, отмостки), окружающие сплошной оболочкой фундаменты и подвалы зданий и сооружений и создающие неоднородность зоны аэрации, в послестроительный период приобретают высокую влажность.
Осенью в период выпадения обильных атмосферных осадков в обратных засыпках нередко формируется «верховодка», затопляющая подвалы, а в период промерзания интенсивное пучение грунтов, так как в этом случае процесс миграции влаги значительно усиливается.
Естественно возникает вопрос, какова же в таком случае цель устройства традиционных заглублённых фундаментов у лёгких зданий? Ведь незначительная нагрузка от малонагруженного здания может быть воспринята и верхними слоями грунта или подсыпкой из непучинистых материалов.
В целях борьбы с морозным выпучиванием фундаментов лёгких зданий в последние годы были разработаны и осуществлены проекты на малозаглубленных (МЗ) и незаглубленных (НЗ) фундаментах для одно- двухэтажных зданий и сооружений различного назначения. Конструкции МЗ фундаментов таких зданий при расположении подошвы фундамента в слое сезонного промерзания подвергаются действию нормальных и касательных сил морозного пучения.
На незаглубленные же фундаменты действуют только нормальные силы морозного пучения, а на малозаглубленные фундаменты на подсыпках из непучинистого грунта воздействуют также только нормальные силы морозного пучения.
Влияние подсыпки
Наличие подсыпки (распределительной подушки) из непучинистого грунта между подошвой малозаглубленного или незаглубленного фундамента и промерзающим пучинистым грунтом позволяет:
- резко сократить величину нормальных сил морозного пучения по подошве фундамента и полностью исключить касательные силы морозного пучения;
- погасить часть деформаций от действия нормальных сил морозного пучения упругостью слоя подсыпки. Если произойдёт пучение (подъём) 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, то есть уменьшить влажность грунта под зданием.
Влияние жёсткости здания
Наибольшее пучение грунта у отапливаемых зданий 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 жёсткостью, чтобы не деформироваться под влиянием возможного неравномерного подъёма пучащегося грунта и последующей осадки (просадки) при оттаивании.
Очевидно, что придание жёсткости коробке здания потребует некоторого усложнения её конструкции и связанного с этим увеличения стоимости. Однако это удорожание компенсируется отказом от традиционных заглублённых фундаментов и земляных работ.
Чем меньше размеры здания, тем меньше расходы, связанные с приданием жёсткости его коробке, и тем больше экономия, вызванная отказом от устройства заглублённых фундаментов.
Внедрение 1 м³ эффективных фундаментов (малозаглубленных и не заглублённых) взамен традиционных (ленточных и столбчатых) с глубиной заложения 1,5–2,0 м позволяет сэкономить порядка:
- 0,1 м³ цемента;
- 3,0 м³ земляных работ;
- 0,7–1,0 чел. трудоёмкость.
Трудоёмкость всех работ нулевого цикла по подсыпке почти вдвое меньше, чем при возведении типовых заглублённых фундаментов и составляет около 0,12 чел.-дней на 1 м³ здания. Удельный вес стоимости эффективных фундаментов к общей стоимости здания составляет 5–8%, а на традиционных заглублённых фундаментах 25–45%.
Комментарии