Когда применим щелевой фундамент

255

Если бригада, приглашённая вами для изготовления фундамента, предлагает отлить монолитную железобетонную ленту прямо в грунте, будьте внимательны. Для них она проще в изготовлении, а для вас может быть просто неприемлемой. Специалист рассказывает об особенностях применения такой конструкции.

Щелевым называют монолитный ленточный железобетонный фундамент прямоугольно- го сечения, при изготовлении которого бетон укладывают непосредственно

в выкопанную траншею — «в распор» грунта. Делают их обычно в связанных глинистых грунтах, в песчаных грунтах их не применяют, так как стенки траншеи в них будут осыпаться.

IMG fundament-1

Конструкции ленточных фундаментов: а, б — щелевые фундаменты; в — традиционный фундамент.

Цоколь можно делать как единую конструкцию с фундаментом или раздельно — в виде кирпичной или блочной кладки (рис. 1а, б). В первом случае опалубку выставляют от поверхности грунта на высоту цоколя.

Щелевые фундаменты более экономичны по сравнению с традиционными, устроенными в траншеях с применением опалубки (рис. 1в). Поэтому они бо- лее привлекательны при строительстве малоэтажных зданий.

Особенности щелевых фундаментов

В традиционных ленточных фундаментах нагрузка от дома на основание передаётся через подошву. Сопротивление грунта обратной засыпки в расчётах не учитывают.

При устройстве щелевых фундаментов за счёт неровности бортов траншей и плотной (с виброуплотнением или штыкованием) укладки бетона получается хорошее сцепление боковой поверхности конструкции с грунтом, который может воспринимать значительную часть нагрузки от дома. Поэтому для получения экономичных конструкций в расчётах учитывают сопротивление грунта как по их подошве, так и по боковой поверхности. Как будет показано ниже, это достижимо не во всех грунтовых условиях

Щелевые фундаменты, заложенные ниже глубины промерзания, рас- считывают по деформациям осадок и на устойчивость против воздействия касательных сил пучения. Для мелко- заглублённых щелевых фундаментов в пучинистых грунтах помимо указан- ных расчётов следует выполнять расчёт по допустимым деформациям пучения. Если площадь подошвы щелевых конструкций определяют по допустимому сопротивлению грунта, рассчитанному на основе его физико-механических характеристик, то осадки будут в допустимых пределах и отдельного расчёта не требуют

Так как подавляющее большинство строительных площадок представлено пучинистыми грунтами, для заглублённых щелевых фундаментов под мало- этажными домами основным является расчёт на устойчивость, а для мелкозаглублённых — расчёт и на устойчивость, и по деформациям пучения.

Для заглублённых конструкций устойчивость обеспечивают превышением расчётной нагрузки от дома над максимальными суммарными касательными силами пучения (рис. 2, кривая 2). В этом случае деформации пучения равны нулю.

IMG fundament-2

Характерное изменение величины касательных сил пучения по боковой поверхности заглублённых щелевых фундаментов в сильнопучинистых грунтах зимой при нормативной глубине промерзания 1,4 м: 1 — удельные касательные силы пучения; 2 — суммарные касательные силы пучения; 3 — среднемесячная температура воздуха в зимний период.

Для мелкозаглублённых фундамен- тов деформации пучения должны быть равны нулю при промерзании грун-та на глубину заложения их подошвы. Устойчивость в этом случае обеспечи- вается при гораздо меньших, чем у за- глублённых фундаментов, суммарных силах пучения.

Щелевые фундаменты в пучинистых грунтах

Промерзание грунта начинается с по- верхности. По мере продвижения фрон- та промерзания в толщу пучинистого грунта по боковой поверхности фунда- ментов возникают касательные силы пучения, возрастающие с понижением температуры воздуха и грунта (рис. 2, кривая 1).

Цементирующей составляющей в грунте является лёд. Смерзание его с бетонной поверхностью зави- сит от температуры грунта. Например, в Московской области отрицательные среднемесячные температуры достига- ют максимума в январе (рис. 2, кри- вая 3). В этот же период достигают сво- его максимального значения удельные касательные силы. В дальнейшем, при снижении среднемесячной темпера- туры в феврале удельные касательные силы уменьшаются, но суммарные силы ещё некоторое время продолжают уве- личиваться за счёт увеличения глубины промерзания, а затем тоже снижаются (рис. 2, кривая 2).

ЕСЛИ НАГРУЗКИ ОТ ДОМА РАВНЫ ИЛИ ПРЕВЫШАЮТ РАСЧЁТНЫЕ СУММАРНЫЕ КАСАТЕЛЬНЫЕ СИЛЫ ПУЧЕНИЯ, ТО ФУНДАМЕНТ БУДЕТ УСТОЙЧИВ, А ДЕФОРМАЦИИ ПУЧЕНИЯ РАВНЫ НУЛЮ.

Если нагрузки от дома меньше сум- марных касательных сил пучения, то фундамент будет перемещаться вме- сте с грунтом. При этом подошва отры- вается от основания, и под ней образу- ется полость, куда может попасть грунт со стен траншеи при весеннем оседа- нии дома. Это становится причиной на- копления остаточных деформаций пуче- ния.

Весной фундамент может не прийти в исходное положение и в том случае, если нагрузка от дома окажется мень- ше сил трения грунта. Это явление ча- сто наблюдается при применении за- глублённых щелевых фундаментов для малоэтажных домов, строящихся на пу- чинистых грунтах.

Подвижка здания вверх свидетель- ствует о неустойчивости и, следователь- но, о ненадёжности фундамента.

Если щелевой фундамент выпол- нен в виде пространственной жёст- кой рамы и сопротивление на изгиб поперечного сечения достаточно для сохранения надфундаментных кон- струкций, то при деформациях пучения не повреждается кладка стен в домах из кирпича или других кладочных ма- териалов. Однако образуется крен все- го дома, который с годами может на- растать.

При применении мелкозаглублён- ных щелевых фундаментов устойчи- вость здания обеспечивают, выбрав соответствующую глубину заложения (рис. 3б), а допустимые деформации пучения — устроив в траншее под фун- даментом противопучинную подушку.

IMG fundament-3

В результате получают ещё и значитель-ную экономию бетона.

Однако следует иметь в виду, что по мере выглубления фундаментов мо- жет потребоваться увеличение шири- ны их опорной части. При этом цоколь можно оставить прежней ширины (см. рис. 3б).

Если грунтовые воды во время ра- бот расположены выше глубины про- мерзания, то устроить надёжное осно- вание трамбованием противопучинной подушки не получится. Поэтому тран- шею следует разрабатывать глубиной на 10–20 см выше уровня воды, а до- пустимые деформации пучения обеспе- чить за счёт уширения траншеи. То есть в этом случае переходят к устройству обычных мелкозаглублённых фунда- ментов.

Особенности проектирования щелевых фундаментов

Нагрузка от дома воспринимается грунтом как по боковой поверхности фундамента, так и под его подошвой. Если грунты основания непучинистые, то допустимую нагрузку на фундамен- ты можно рассчитывать как сумму рас- чётных сопротивлений грунтов. Если грунты слабопучинистые, то допусти- мую нагрузку на фундаменты следует принимать только по расчётному со- противлению грунта под подошвой. Если же грунты средне- или сильно- пучинистые, то допустимую нагруз- ку следует принимать по расчётному сопротивлению грунта под подошвой с учётом увеличения нагрузки на фун- даменты за счёт негативного трения грунта, возникающего весной на их бо- ковой поверхности.

Это — первая особенность проектиро- вания щелевых фундаментов, требую- щая пояснений. Весной при оттаивании распученного грунта начинается про- цесс его консолидации (уплотнения) и оседания. За счёт увеличенной ше- роховатости боковой поверхности про- исходит зависание части грунта на фун- даментах. Появляется так называемое отрицательное (негативное) трение. Общая нагрузка на фундаменты возрас- тает.

IMG fundament-4

Изготовление щелевого фундамента в плотном неосыпающемся грунте.

Такое взаимодействие фундаментов с грунтом продолжается лишь короткое время весной, но происходит оно из го- да в год и может стать причиной повы- шенных осадок фундаментов.

Вторая особенность, которую следует учитывать при проектировании щелевых фундаментов, состоит в том, что за счёт той же шероховатости боковой поверх- ности возрастают касательные силы пу- чения, которые следует учитывать при расчёте фундаментов на устойчивость

Не будем касаться особенности рас- чётов. Важно, что мы можем получить значения нагрузок от дома, при кото- рых обеспечивается устойчивость за- глублённых щелевых фундаментов в пу- чинистых грунтах и, следовательно, возможность их применения. Ниже в та- блице приведены значения таких нагру- зок при нормативной глубине промер- зания 1,4 м.

Опыт многолетних расчётов мало- этажных домов показывает, что диа- пазон характерных нагрузок для всех домов составляет 2,0–14,0 тс/м. В кир- пичных двухэтажных домах нагрузки на отдельные фундаменты могут дости- гать значений 18,0 тс/м. Как видим, область надёжного применения заглу- блённых щелевых фундаментов в пучи- нистых грунтах под малоэтажными до- мами существенно ограничена.

Условия надёжного применения щелевых фундаментов

  1. Вертикальные стенки тран- шей не должны обрушиваться вплоть до окончания укладки бетона.
  2. Уровень грунтовых вод во время работ должен быть ниже дна траншей. Если в результате прошедших дождей на дне траншей образовались лужи, их необходимо вычерпать. Если грунт в этих местах пришёл в текучее или те- кучепластичное состояние, его необхо- димо срезать до уровня первоначаль- ного состояния.
  3. Заглублённые щелевые фундамен- ты в непучинистых грунтах применимы по устойчивости под всеми домами не- зависимо от теплового режима дома, а также под кирпичными отапливаемы- ми домами в два (и выше) этажа в сла- бопучинистых грунтах. Во всех осталь- ных случаях заглублённые щелевые фундаменты не применимы под мало- этажными домами в пучинистых грунтах по условию надёжности.

Таблица Значения нагрузок от дома в тс, при которых обеспечивается устойчивость заглублённых щелевых фундаментов в грунтах

IMG fundament-5

* При условии, что во время строительства пучинистый грунт вокруг фундаментов будет предохранён от промерзания.

Последние статьи

Оставить комментарий

Заполните обязательные поля(*), либо авторизуйтесь через соц. сети: