Эффективный недорогой фундамент малоэтажного здания

На территории бывшего СССР широко распространены пучинистые грунты. К ним относятся суглинки, глины, супеси , пески пылеватые и мелкие. При определенной влажности эти грунты, замерзая в холодный период, растут в объеме, что приводит к подъему слоев грунта в пре¬делах глубины его промерзания. Находящиеся в таких грунтах фундаменты также подвергаются подъему, если воздействующие на них нагрузки не уравновешивают силы пучения. Поскольку деформации пучения грунта, как правило, неравномерны, происходит неравномерный подъем фундаментов, который со временем накапливается. В результате этого надфундаментные конструкции зданий и сооружений претерпевают недопустимые деформации и разрушаются. Деформациям, от пучения грунта особенно подвержены легкие сооружения, к числу которых откосит¬ся большинство малоэтажных сельских зданий.
В соответствии с нормами по проектированию оснований зданий и сооружений глубина заложения фундаментов в пучинистых грунтах должна приниматься не менее расчетной глубины промерзания. В этом случае подошва фундамента освобождается от воздействия нормальных сил пучения. Тем не менее глубоко заложенные фундаменты имеют развитую боковую поверхность, по которой действуют касательные силы пучения. Эти силы превосходят нагрузки, передаваемые легкими зданиями на фундаменты, в результате чего фундаменты выпучиваются.
То есть, материалоемкие и дорогие фундаменты, заложенные ниже глубины промерзания грунта, не обеспечивают надежную эксплуатацию малоэтажных зданий, построенных на пучинистых грунтах.
Эффективным путем решения проблемы строительства на пучинистых грунтах зданий малой этажности является использование фундаментов заглубленных неглубоко. Такие фундаменты закладываются на глубине 0,2-0,5 м от поверхности грунта или непосредственно на поверхности (незаглубленные фундаменты). Таким образом, на подобные фундаменты действует незначительные касательные силы пучения, а при незаглубленных фундаментах они равны нулю.
Как правило, под фундаментами устраиваются подушки толщиной 20-30 см из непучинистых материалов (песок гравелистый, крупный или средней крупности, мелкий щебень, котельный шлак и др.). Использованием подушки достигается не только частичная замена пучинистого грунта на непучинистый, но и уменьшение неравномерных деформаций основания. Толщина подушек и глубина заложения фундаментов определяется расчетом.
Основной принцип конструирования малозаглубленных фундаментов зданий с несущими стенами на пучинистых грунтах заключается в том, что ленточные фундаменты всех стен здания объединяются в единую систему и образуют довольно жесткую горизонтальную раму, перераспределяющую неравномерные деформации основания. При малозаглубленных столбчатых фундаментах рама формируется из фундаментных балок, которые жестко соединяются между собой на опорах.
Указанные конструктивные мероприятия выполняются при строитель¬стве на среднепучинистых (при интенсивности пучения, большей 0,05) сильно - и чрезмернопучинистых грунтах. В остальных случаях, фунда¬ментные элементы укладываются свободно, не соединяются между собой. Количественным показателем пучинистости грунта является интенсив¬ность пучения, характеризующая пучение элементарного слоя грунта. Использование малозаглубленных фундаментов базируется на принципиально новом подходе к их проектированию, в основу которого заложен расчет оснований по деформациям пучения. При этом допускаются деформации основания (подъем, в том числе неравномерный), однако они должны быть меньше предельных, которые зависят от конструктивных особеннос¬тей зданий.
Чем больше жесткость конструкций на изгиб, тем меньше относительные деформации основания.
Передаваемое на грунт давление значительно (иногда в несколько раз) снижает подъем основания при пучении грунта. При подъеме малозаглубленных фундаментов действующие по их подошвам нормальные силы пучения резко уменьшаются.
Все конструкции малозаглубленных фундаментов, приведенные в настоящем документе, прошли проверку при проектировании и строительстве малоэтажных зданий различного назна¬чения - домов усадебного типа, магазинов, хозяйственных построек, производственных сельскохозяйственных зданий вспомогательного назначения, трансформаторных подстанций и др.
На сегодняшний день во многих областях Европейской части РФ, в районах с глубиной промерзания до 1,7м, на малозаглубленных и незаглубленных фундаментах построено свыше 1500 одно- и двухэтажных зданий из разных материалов - кирпича, блоков, панелей, деревянных щитов. Систематические инструментальные наблюдения за зданиям в тече¬ние 3-10 лет свидетельствуют о надежной работе мелкозаглубленных фундаментов. Использование таких фундаментов вместо традиционных, закладываемых ниже глубины промерзания грунтов позволило сократить: расход бетона на 50-85%, трудозатраты - на 40-75%.