Пучение

«Какова должна быть глубина заложения фундаментов?» - вот главный вопрос, на который должен быть дан ответ при решении проблемы надежности и экономичности фундаментов. Ответ на этот вопрос напрямую связан с природно-климатическими условиями строительных площадок.

Большая часть России, где строятся загородные дома, находится в зоне сезоннопромерзающих грунтов. Нормативная глубина промерзания колеблется от 0,8 м на юге (Ростов-на-Дону) до 2,5 м на востоке (Чита). Как известно, нормативная глубина промерзания по Московской области составляет 1,4 м.

 Мелкие, пылеватые пески и глинистые грунты (супеси, суглинки, глины) при промерзании проявляют пучинистые свойства. При переходе воды в лед грунты увеличиваются в объеме. Так как по горизонтали происходят одинаковые процессы и силы пучения уравновешены, а перемещению грунта вниз препятствует структурная прочность грунта, деформации пучения происходят вверх, в сторону свободной поверхности грунта.

По пучинистости грунты делятся на 5 степеней: практически непучинистые, слабо-, средне- и сильнопучинистые, иногда встречаются чрезмерно пучинистые грунты.

Степень пучинистости грунтов зависит от вида грунтов, их плотности, природной влажности и, главное, от глубины залегания грунтовых вод в период отрицательных температур.

Различают 2 вида воздействия сил пучения на фундаменты:

· нормальные, действующие на подошву фундаментов;
· касательные, действующие по боковым граням фундаментов.

Нормальные силы пучения зависят от глубины промерзания грунта под подошвой фундамента и в сильнопучинистых грунтах Подмосковья могут достигать значений 60-80 тс/м².

Касательные силы пучения в грунтах Московской области могут достигать значений 7, 9 и 11 тс/м² - в слабо-, средне- и сильнопучинистых грунтах соответственно. Как видим, касательные силы пучения почти на порядок меньше нормальных.

При воздействии сил пучения на фундаменты, последние могут подниматься вместе с грунтом. Деформации пучения фундаментов зависят от соотношения нагрузок от дома и сил пучения, от конструкции фундаментов и основания, от теплового режима дома и могут значительно превышать допустимые деформации, которые для деревянных коттеджей приняты равными 5,0 см, для кирпичных - 2,5 см.

Деформации пучения ненагруженной и регулярно очищаемой от снега поверхности грунта, например в сильнопучинистых грунтах Подмосковья, могут достигать значений 15-20 см и выше.

На строительных площадках Московской области средне- и сильнопучинистые грунты составляют 70-80%. Поэтому непременным условием надежного и экономичного возведения фундаментов является исследование площадки строительства на предмет установления степени морозоопасности грунтов как основного показателя, влияющего на выбор конструкции фундаментов и технологию их устройства.

Дома и коттеджи могут быть регулярно отапливаемые в зимний период и неотапливаемые (эпизодически отапливаемые или с отложенным периодом регулярного отопления дома относим к неотапливаемым). В случае неотапливаемых домов расчетная глубина промерзания грунтов увеличивается по сравнению с нормативной в 1,1 раза и составляет, например, по Подмосковью 1,54 м. Поэтому в этом случае заглубление фундаментов обычно принимается равным 1,6 м.

Если дома отапливаемые, то расчетная глубина промерзания меньше или равна нормативной, в зависимости от особенностей конструкции цокольной части и температуры в доме. Например, при температуре в бесподвальном доме не ниже + 150°С и устройстве утепленных полов по цокольному перекрытию расчетная глубина промерзания грунтов у наружных фундаментов составляет 1,1 м, при температуре не ниже +100°С - 1,26 м, при температуре 0 - +50°С - 1,4 м.

В отапливаемом доме с теплым подвалом или техническим подпольем при температуре в нем не ниже +150°С расчетная глубина промерзания грунтов у наружных стен подвала или фундаментов составит 0,7 м, а при температуре не ниже +50°С - 1,0 м.

Чтобы легче разобраться в многообразии исходных данных, введем понятие «легкий - тяжелый» дом. Тяжелый - это дом, на строительной площадке которого касательные силы пучения, способные действовать по боковой поверхности заглубленных ниже расчетной глубины промерзания фундаментов, меньше веса дома.

Легкий - это дом, на площадке которого касательные силы пучения больше веса дома.

Из данных определений следует, что один и тот же дом может быть легким или тяжелым в зависимости: от климатической зоны, где он строится; от степени пучинистости грунтов; от теплового режима дома; от конструктивных особенностей цокольной части дома. Например, неотапливаемый дом в Московской области может относиться к категории тяжелых, а на строительных площадках Новосибирска при тех же характеристиках грунтов, но где нормативная глубина промерзания равна 2,2 м и суммарные силы пучения больше, - к категории легких домов.

Для получения показателей по другим регионам России надо приведенный параметр по Московской области разделить на 1,4 и помножить на нормативную глубину промерзания рассматриваемого региона. Например, расчетная глубина промерзания основания неотапливаемого дома для Новосибирской области составит 1,54х2,2/1,4= 2,42 м.