полная версия

Иван Александрович Дурягин
Пособие по строительству дома

Полная версия

3.1.2 Вариант «Б» – Фундамент мелкого заложения с выполнением грунтовой подготовки

В данном случае для исключения влияния морозного пучения на фундамент рассматривается способ замены пучинистого грунта на непучинистый. Общий вид фундамента мелкого заложения с выполнением грунтовой подготовки приведён в таблице 3.5 настоящего пособия.

Технология устройства одного фундамента следующая:

– откапывается шурф (яма) до глубины, определяемой расчётом;

– по дну и стенкам шурфа укладывается геотекстиль в один слой;

– в шурф засыпается песок до уровня, установленного расчётом, с послойной трамбовкой и проливкой водой через каждые 30…50 см;

– по верху песчаной засыпки укладывается геотекстиль в один слой;

– по геотекстилю производится щебёночная подготовка толщиной 10…20 см;

– по верху щебня укладывается геомембрана типа «Технониколь – Planter» для предотвращения ухода влаги из бетонной смеси в щебень;

– на геомембрану устанавливается опалубка;

* при использовании дощатой или фанерной опалубки на стенки опалубки с внутренней стороны крепится полиэтиленовая плёнка для предотвращения ухода влаги из бетонной смеси в щели и в материал опалубки;

– в опалубку вставляется арматурный каркас;

– в опалубку с арматурным каркасом заливается бетонная смесь;

* при заливке бетонную смесь необходимо вибрировать глубинным вибратором послойно через каждые 0,5 м;

– по истечении 3-х суток с момента бетонирования производится распалубка фундамента;

– производится гидроизоляция фундамента.

Подбор габаритов фундамента и расчёт по прочности выполнялся вручную согласно СП 63.13330.2018 «Бетонные и железобетонные конструкции» и в данном пособии не приводится.

Проверка основания по несущей способности при выбранных габаритах фундамента проводилась вручную в соответствии с СП 22.13330.2016 «Основания зданий и сооружений» и в данном пособии не приводится.

Стоит отметить, что двенадцати фундаментов мелкого заложения с габаритами плитной части (Д×Ш×Т) 1×1×0,15 м, и габаритами стойки (Д×Ш×В) 0,4×0,4×0,6 м, армированных стержнями диаметром 6 мм (схема армирования приведена в части КР, Лист 1), достаточно для восприятия нагрузок, передающихся на фундамент от всех конструкций данного дома, людей и мебели, находящихся в нём, а так же снега, который лежит на крыше в зимнее время; и для передачи этой нагрузки на грунт основания при данной грунтовой подготовке и данных грунтовых условиях.

Рассмотрим определение глубины отрывки шурфа. Определение глубины отрывки шурфа производится в соответствии с СП 22.13330.2016 «Основания зданий и сооружений».

1) Глубина отрывки шурфа складывается из высоты песчаной засыпки, высоты щебёночной подготовки и высоты плитной части фундамента:

D_шурф = h_п + h_щ + h_пл                                                 (3.4)

где h_п – высота песчаной подготовки;

h_щ – высота щебёночной подготовки, принимается равной 10…20 см;

h_пл – высота плитной части фундамента, равна 15 см.

2) Высота песчаной засыпки, необходимой для исключения влияния сил морозного пучения на фундамент равняется нормативной глубине промерзания песка в условиях региона строительства и определяется оп формулам 3.1 – 3.2 настоящего пособия.

M_t = 13,6 + 12,1 + 5,7 + 4,8 + 9,9 = 46,1

d₀ = 0,30 м

d_fn = 0,30 · (46,1)^1/2 = 2,04 м

h_п = d_f = 2,04 · 1,0 = 2,04 м

D_шурф = 2,04 + 0,2 + 0,15 = 2,39 м

Примечания:

1) Глубину отрывки шурфа D_шурф необходимо сравнивать с нормативной глубиной промерзания грунта основания d_fn. Если D_шурф < d_fn, то глубину отрывки шурфа увеличивают до нормативной глубины промерзания грунта основания. В данном случае d_fn = 1,56 м (см. Вариант «А»).

2) Одно из основных условий при проектировании фундамента мелкого заложения – величина заглубления фундамента в грунт основания должна составлять не менее 0,5 м. В данном случае заглубление фундамента производится на толщину его плитной части, равную 0,15 м. Опыт строительства по данному проекту показал, что в данных грунтовых условиях, при отсутствии угрозы затопления участка поверхностными водами, заглубление фундамента лишь на толщину его плитной части не оказывает негативного влияния на работу конструкций фундамента.

3.1.3 Вариант «В» – Фундамент мелкого заложения с утеплением грунта

В данном случае для исключения влияния морозного пучения на фундамент рассматривается способ утепления грунта основания. Общий вид фундамента мелкого заложения с утеплением грунта основания приведён в таблице 3.5 настоящего пособия.

Технология устройства одного фундамента следующая:

– откапывается небольшой котлован до заданной глубины, габаритами определёнными расчётом;

– производится трамбовка грунта на дне котлована (возможно устройство песчаной подушки на дне котлована с последующей трамбовкой);

– по дну и стенкам котлована укладывается геотекстиль в один слой;

– на дно котлована укладывается утеплитель (экструдированный пенополистирол) толщиной, определённой расчётом;

– по верху утеплителя устанавливается опалубка;

* при использовании дощатой или фанерной опалубки на стенки опалубки с внутренней стороны крепится полиэтиленовая плёнка для предотвращения ухода влаги из бетонной смеси в щели и в материал опалубки;

– в опалубку вставляется арматурный каркас;

– в опалубку с арматурным каркасом заливается бетонная смесь;

* при заливке бетонную смесь необходимо вибрировать глубинным вибратором послойно через каждые 0,5 м;

– по истечении 3-х суток с момента бетонирования производится распалубка фундамента;

– производится гидроизоляция фундамента;

– производится обратная засыпка котлована вынутым ранее грунтом до уровня земли.

Подбор габаритов фундамента и расчёт по прочности выполнялся вручную согласно СП 63.13330.2018 «Бетонные и железобетонные конструкции» и в данном пособии не приводится.

Проверка основания по несущей способности при выбранных габаритах фундамента проводилась вручную в соответствии с СП 22.13330.2016 «Основания зданий и сооружений» и в данном пособии не приводится.

Стоит отметить, что двенадцати фундаментов мелкого заложения с габаритами плитной части (Д×Ш×Т) 1×1×0,15 м, и габаритами стойки (Д×Ш×В) 0,4×0,4×0,85 м, армированных стержнями диаметром 6 мм (схема армирования приведена в части КР, Лист 1), достаточно для восприятия нагрузок, передающихся на фундамент от всех конструкций данного дома, людей и мебели, находящихся в нём, а так же снега, который лежит на крыше в зимнее время; и для передачи этой нагрузки на утеплитель и в последующем на грунт основания при данной грунтовой подготовке и данных грунтовых условиях.

Рассмотрим определение габаритных размеров утеплителя, а так же определение габаритов шурфа. Определение габаритных размеров утеплителя производится в соответствии с ГОСТ Р 57361-2016 «Фундаменты зданий. Теплотехнический расчет».

1) Определение габаритных размеров утеплителя производится по таблицам ГОСТ Р 57361-2016 «Фундаменты зданий. Теплотехнический расчет», зная проектный индекс промерзания грунта F_п. Для того, чтобы определить проектный индекс промерзания грунта F_п, сначала определим индекс промерзания грунта для одной зимы F₁:

F₁ = 24∑(0 – <t_<0^сут>),                                                 (3.5)

где <t_<0^сут> – средняя за сутки температура уличного воздуха в зимний период для данного региона строительства.

Примечание:

В данной формуле производится суммирование абсолютных значений средних суточных температур всех дней одной зимы. Зимой в данном случае считается период, когда температура уличного воздуха устойчиво держится ниже отметки 0^оС.

Воспользуемся приближённой формулой для определения индекса промерзания грунта для одной зимы F₁:

F₁ = 24∑(n_<0 · <t_<0^мес>),                                                 (3.6)

где <t_<0^мес> – абсолютное значение среднемесячной температуры уличного воздуха в зимний период для данного региона строительства;

n_<0 – число дней в месяце, средняя температура за который ниже отметки 0^оС для данного региона строительства.

Примечание:

Абсолютное значение среднемесячной температуры уличного воздуха в зимний период t_<0^мес определяется по таблице 5.1, СП 131.13330.2012 «Строительная климатология».

Для данного региона строительства (г. Архангельск) согласно таблице 5.1, СП 131.13330.2012 «Строительная климатология» зимним периодом являются месяцы I, II, III, XI, XII. Тогда индекс промерзания грунта для одной зимы F₁ по приближённой формуле будет определяться следующим образом:

F₁ = 24 · (31 · 13,6 + 28 · 12,1 + 31 · 5,7 + 30 · 4,8 + 31 · 9,9) = 33312 ^оК · ч

2) Деревянный дом является податливой конструкцией, которая может претерпевать некоторые перемещения фундаментов, поэтому согласно ГОСТ Р 57361-2016 «Фундаменты зданий. Теплотехнический расчет» проектный индекс промерзания грунта F_п определяется на основании индексов промерзания грунта минимум за 10 зим. При расчёте по приближённой формуле не возможно определить индексы промерзания грунта для десяти зим, поэтому в качестве F_п принимается ранее определённый индекс F₁, равный 33312 ^оК · ч.

3) Определяем ширину теплоизоляции грунта b_g (см. рисунок в таблице 3.5 настоящего пособия), руководствуясь таблицей 3.3:

Таблица 3.3 – Ширина теплоизоляции грунта в зависимости от проектного индекса промерзания грунта

Поскольку в нашем случае F_п занимает промежуточное значение в таблице, то для определения ширины теплоизоляции грунта b_g воспользуемся методом линейной интерполяции:

b_g = 2,00 – [(40000 – 33312) · (2,00 – 1,60)]/(40000 – 30000) = 1,73 м

Принимаем ширину теплоизоляции b_g, равную 1,75 м.

4) Определяем минимальное сопротивление теплопередаче для утепляющего слоя R_g, руководствуясь таблицей 3.4. Минимальное сопротивление теплопередаче R_g необходимо знать для определения толщины утеплителя.

Таблица 3.4 – Минимальное сопротивление теплопередаче для утепляющего слоя в зависимости от проектного индекса промерзания грунта и среднегодовой температуры наружного воздуха

В нашем случае среднегодовая температура наружного воздуха <t^год> = +1,0^оС.

Поскольку F_п занимает промежуточное значение в таблице, то для определения минимального сопротивления теплопередаче утепляющего слоя R_g, воспользуемся методом линейной интерполяции:

R_g = 4,5 – [(40000 – 33312) · (4,5 – 3,5)]/(40000 – 30000) = 3,83 м² · ^оК/Вт

Примечание:

Если значение среднегодовой температуры наружного воздуха так же занимает промежуточное положение, то необходимо воспользоваться методом двойной интерполяции. Сначала методом линейной интерполяции определить значения R_g для данной <t^год> (составив два аналогичных уравнения), затем определить значение R_g для данного F_п (составив одно уравнение).

5) Определяем толщину слоя утеплителя t_ут, м:

t_ут = λ · R_g                                                             (3.7)

где t_ут – толщина слоя утеплителя, м;

λ – теплопроводность материала утепляющего слоя, Вт/(м ∙ ^оК).

В качестве утеплителя применяются плиты экструдированного пенополистирола, для которых λ = 0,031 Вт/(м ∙ ^оК) (в условиях эксплуатации конструкций Б).

В общем случае теплопроводность утеплителя определяется по данным приложения «Т», СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий».

Тогда толщина слоя утеплителя для нашего случая будет равна:

t_ут = 0,031 · 3,83 = 0,12 м

Принимаем толщину утеплителя 0,15 м.

Проверка утеплителя по прочности на сжатие, при восприятии нагрузок от конструкций фундамента в данном пособии не рассматривается.

Сравнение вариантов устройства фундаментов приведено в таблице 3.5.

Окончательно был принят вариант устройства фундамента мелкого заложения с выполнением грунтовой подготовки (Вариант «Б»).

Таблица 3.5 – Сравнение вариантов устройства фундаментов