Влияние климатических особенностей на глубину заложения фундаментов

Основными климатическими факторами, влияющими на глубину заложения фундаментов, являются промерзание-оттаивание грунтов и высыхание-увлажнение верхних слоев грунта. Известно, что при промерзании некоторых грунтов наблюдается их морозное пучение-увеличение объема,поэтому в таких грунтах нельзя закладывать фундаменты выше глубины промерзания, поскольку морозное пучение грунтов происходит преимущественно за счет миграции ( перемещения) влаги к фронту промерзания из нижележащих слоев, существенное значение имеет положение уровня подземных вод в период промерзания грунта.

Миграция влаги обычно наблюдается в пылевато-глинистых грунтах, песках пылеватых и мелких. Величина пучения, связанная с миграцией влаги, развивается тем интенсивнее, чем ближе уровень подземных вод зимой к фронту промерзания. Кроме того пучение пылевато-глинистых грунтов зависит от их консистенции.

Поэтому нормы рекомендуют расчетную глубину заложения фундаментов наружных стен и колонн принимать по табл-1 в зависимости от положения уровня подземных вод и показателя текучести пылевато-глинистых грунтов, которые должны сохраняться в течении всего периода эксплуатации зданий( сооружений).Расчетная глубина промерзания:

Таблица-1. Глубина заложения подошвы фундамента d в зависимости от расчетной глубины промерзания df

df=Kh·γc·dfn,

где Kh-коэффициент, учитывающий влияние теплового режима сооружения на глубину промерзания грунтов у фундаментов , принимаемый по табл-2; γc-коэффициент условий промерзания грунта, учитывающий изменчивость климата;dfn-нормативная глубина промерзания.

Приведенные в таблице -2 значения Kh соответствуют вылету фундамента за наружную грань стены до 0,5 м. При вылете 1,5 м значение коэффициента Kh принимают на 0,1 более указанных в таблице-2, но не более 1,0.При промежуточном значении вылета фундамента значение Kh определяют интерполяцией.

Таблица-2. Коэффициент влияния теплового режима сооружения Кh на промерзание грунтов около фундаментов наружных стен

Глубину заложения фундаментов внутренних стен и колонн относительно пола отапливаемых помещений принимают независимо от глубины промерзания , если временным утеплением исключается промерзание грунтов под фундаментами во время строительства.Со стороны неотапливаемых подвалов и подполий заглубление фундаментов должно быть не менее 0,5df.

В этом случае в зимнее время в период строительства принимают меры по утеплению подвальных помещений ( перекрытия и оконных и дверных проемов). Когда глубина заложения фундаментов наружных стен и колонн в пылевато -глинистых грунтах и песках пылеватых и мелких ( при низком положении подземных вод) принимается менее расчетной глубины промерзания( смотри таблицу-1), необходимо принимать меры по исключению увлажнения грунтов около фундаментов поверхностными водами в течение всего периода строительства и эксплуатации.

Нормативная глубина промерзания dfn принимается по данным наблюдений средней из ежегодных( не менее 10 лет) максимальных глубин сезонного промерзания грунтов под открытой, оголенной от снега поверхностью.при отсутствии таких наблюдений ее можно принимать для суглинков и глин по схематической карте ( рис-1).

Рисунок-1. Схематическая карта нормативных глубин промерзания глин и суглинков

Для песков и супесей значения dfn,найденные по карте, необходимо увеличивать на 20 %, то есть умножать на коэффициент 1,2.Можно также dfnопределять по формуле, если dfn<2,5 м:
dfn = d0√Mt,
где do-глубина промерзания ,м; при Mt=1: для суглинков и глин d0=0,23; супесей, песков пылеватых и мелких -0,28; песков средней крупности , крупных и гравелистых -0,30; крупнообломочных грунтов -0,34; Mt-является безразмерным коэффициентом, численно равный сумме абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур воздуха за зиму в данном районе, принимаемых по СниПу «Строительная Климатология и геофизика» или результатом наблюдений гидрометеорологической станции, находящейся в аналогичных условиях со строительной площадкой.

В районах, в которых абсолютное значение суммы среднемесячных отрицательных температур в наиболее суровую зиму Mt сур значительно превышает коэффициент Mt, в суровые зимы глубина промерзания будет значительно больше нормативной , если учитывать коэффициент условий промерзания грунта (γс).

Поэтому для районов , где Мtcyp ≥1,5Mt,рекомендуется принимать коэффициент γс=1,1, для других районов γс=1. В районах, в которых чередуются дождливые и засушливые периоды года, необходимо учитывать возможность сезонного набухания верхних слоев глин и суглинков при увлажнении и их усадку при высыхании.Глубину заложения фундаментов в таких случаях принимают ниже зоны возможного сезонного набухания и усадки грунтов.

Пример-1. Найти минимально необходимую глубину заложения подошвы фундаментов наружных стен производственного здания в Санкт -Петербурге с полами на грунте для следующих условий : грунт-песок пылеватый, подземные воды в период промерзания на глубине dw=2,5 м от поверхности планировки, вынос фундаментов от наружной плоскости стены 1 м, температура воздуха в помещении 20° С.Руководствуясь картой ( рис-1),находим для пылеватых песков в Ленинграде нормативную глубину промерзания ( с коэффициентом 1,2):

dfn=1,2· 120=144 см=1,44 м. Тогда расчетная глубина промерзания df=Kh·γc·dfn=0,5·1,1· 1,44 =0,792=0,8 м, где Kh=0,5 ( по таблице-2); γc=1,1, так как для Ленинграда Mtcyp>1,5 Mt.Расстояние от расчетной глубины промерзания до уровня грунтовых вод в зимний период менее 2 м:
dw-df=2,5-0,8=1,7 м.Следовательно, грунт может испытывать морозное пучение и глубина заложения фундамента должна быть не менее 0,8 м( смотри табл-1).
Пример-2. Найти нормативную глубину промерзания для условий , указанных в примере -1, по формуле dfn = d0√Mt; По данным СНиПа по строительной климатологии и геофизике, для Ленинграда среднемесячные отрицательные температуры ,°С: ноябрь-0,5; декабрь-5,1, январь-7,7, февраль-7,9, март-4,2.Тогда Mt=∑|Tm|=25,8; d0=0,28 м, откуда dfn=0,28√25,8=1,42 м.