Расчет подъема и относительной деформации пучения основания под фундаментом

1. Расчет выполняется в следующей последовательности:

а) производится расчет фундамента по устойчивости на воздействие касательных сил морозного пучения;

б) при предварительно принятых значениях глубины заложения фундамента и толщины подушки из непучинистого материала определяется расчетная величина подъема ненагруженного основания h_y;

в) определяются температурный режим и динамика сезонного промерзания грунтов основания, на основе которых рассчитывается удельная нормальная сила пучения;

г) вычисляется величина подъема основания под фундаментом с учетом давления под его подошвой h_fp;

д) рассчитывается относительная деформация пучения основания.

2. В соответствии с условием устойчивости фундамента расчет его на действие касательных сил пучения производится по формуле:

, (1)

где m - коэффициент условий работы основания по боковой поверхности фундамента, принимаемый: при засыпке пазух траншей (котлованов) местным пучинистым грунтом, равным 1; при засыпке пазух шириной 20, 40 и 60 см непучинистым материалом, равным соответственно 0,6; 0,45 и 0,35;

τ_fh - расчетное значение удельной касательной силы пучения, КПа;

A_fh - расчетная площадь боковой поверхности фундамента, м², находящейся в пределах промерзающего грунта;

N - расчетная постоянная нагрузки, кН, от здания, включая вес фундамента;

n - коэффициент перегрузки, принимаемый 0,9.

3. Расчетное значение удельной касательной силы пучения τ_fhn, кПа, определяется по формуле

, (2)

где τ_fhn - нормативное значение удельной касательной силы пучения, кПа, принимаемое равным: для чрезмерно и сильнопучинистых грунтов - 70 кПа, для среднепучинистых грунтов - 55 кПа, для слабопучинистых грунтов -40 кПа:

К₀ - коэффициент, учитывающий состояние боковой поверхности фундамента; при гладкой бетонной поверхности К₀=1; при шероховатой бетонной поверхности с выступами и кавернами до 0,5 см К₀= 1,1-1,2.

В случае, если условие (1) не соблюдается, необходимо принять противопучинные мероприятия, в том числе увеличение ширины пазух траншеи (котлована), засыпаемых непучинистым материалом; обработка боковых поверхностей фундамента пластическими смазками, уменьшающими касательные силы пучения и др.

4. Подъем ненагруженного основания h_fi при пучении грунта ниже подошвы фундамента определяется по одной из формул, приведенных в табл. 1, в соответствии с тремя расчетными схемами, отражающими изменение интенсивности пучения грунта по глубине в зависимости от рельефа местности, гидрогеологических условий участка строительства и увлажненности грунта. Входящая в эти формулы величина подъема ненагруженной поверхности грунта h_f определяется по формуле

, (3)

где e_fh - относительная деформация морозного пучения грунта, доли ед., определяется по результатам испытаний грунтов или по графикам (см. рис. 2.1);

d_f - расчетная глубина промерзания грунта, определяемая по СНиП 2.02.01-83*.

5. Удельная нормальная сила пучения грунта Р_r, кПа, в зависимости от вида фундамента определяется по формулам:

для ленточного фундамента

, (4)

для столбчатого фундамента

, (5)

где b, u - соответственно ширина подошвы ленточного и периметр подошвы столбчатого фундаментов, м;

d_z - толщина слоя грунта, м, под фундаментом, вызывающего деформацию пучения h_fi, для первой схемы расчета h_fi (см. табл. 1) d_z=0,75d_f-(d+h_п); для остальных двух схем d_z=d_f-(d+h_п);

К_а - коэффициент условий работы пучинистого грунта под фундаментом, определяемый по табл. 2 в зависимости от d_z и площади подошвы А_f; для ленточного фундамента А_f =b×l₁, где l₁ = 1м;

s_s - сопротивление смещению мерзлого грунта относительно фундамента, кПа, определяемое по графику (рис. 1) в зависимости от расчетной температуры Т_d и скорости пучения v_f грунта под фундаментом.

Скорость перемещения грунта v_f, см/сут, при его пучении под фундаментом определяется из выражения

, (6)

где h_fi - подъем ненагруженного основания, см, определяемый в соответствии с п.4;

t_d - продолжительность периода, мес., промерзания грунта под фундаментом при продолжительности зимнего периода, равного для Московской области 5 мес.

. (7)

Расчетная отрицательная температура грунта (Т_d, °С), промерзшего под фундаментом, определяется по формуле

(8)

при , , (9)

где Т_п - расчетная температура у поверхности планировки грунта в период его промерзания под фундаментом, °С;

Т_min - средняя температура воздуха наиболее холодного месяца зимнего периода, °С; для Московской области Т_min=-10,5°C.

6. Подъем основания фундамента при промерзании пучинистого грунта под его подошвой с учетом передаваемого на грунт давления от здания определяется по формуле

, (10)

Таблица 1