Поверхностные теплоизолированные фундаменты

Расчетное обоснование и конструктив разработки поверхностного теплоизоляционного фундамента (ПТФ) принадлежит группе ученых «УралНИИпроекта» В.В.Лушникову, В.В.Веселову и Ю.Р.Оржеховскому.

Благодаря применению этого типа фундаментов глубина заложения фундаментных конструкций малоэтажных зданий значительно уменьшается – до 0,5 – 1,0 м при нормируемой глубине заложения согласно требованиям СНиП 2.0201-83* «Основания зданий и сооружений» для уральского региона 1,5-2,5 м.

Поверхностные теплоизолированные фундаменты (ПТФ) предлагаются для проектирования фундаментов (столбчатых, ленточных, свайных) под малоэтажные здания (до 3 этажей) и сооружения, строящиеся на пучинистых грунтах в условиях сезонного промерзания.

ПТФ представляют собой столбчатые или ленточные фундаменты на естественном основании, а также свайные фундаменты.

Основное отличие ПТФ от обычных фундаментов заключается в защите грунтов оснований от промерзания за счет устройства ниже подошвы фундаментов (или свайных ростверков) теплоизолирующей прокладки, выше подошвы - теплоизолирующей засыпки. Прокладка выполняется из жесткого (экструдированного) пенополистирола, в качестве засыпки применяются непучинистые грунты с хорошими теплоизоляционными свойствами (см. рис. 5.42).

Для предохранения утепляющих элементов теплоизолированного фундамента от замачивания устраивают асфальтобетонную отмостку шириной не менее 100-120 см по всему периметру дома.

Рис. 5.42. Конструкция теплоизолированного фундамента:

1 - ленточный фундамент мелкого заложения; 2 - теплоизолирующий элемент (экструдированный пенополистирол); 3 - гидроизоляция (слой водонепроницаемого грунта); 4 - подсыпка из непучинистого грунта; 5 - утепленный пол; 6 - асфальтобетонная отмостка; 7 - сезоннопромерзающий пучинистый грунт; 8 - граница промерзания грунта; 9 - тепловыделения от полов здания

Параметры ПТФ – ширину и толщину утеплителя теплоизолирующего элемента, а также наличие базовой и дополнительной теплоизолирующей засыпки принимают по разработанным таблицам в зависимости от глубины заложения фундамента, характеристик пучинистости грунта основания, сроков строительства фундамента и условий изоляции пола 1-го этажа.

Табличные значения получены по программе расчета ленточного теплоизолированного фундамента для средних значений теплофизических характеристик талых и мерзлых грунтов.

Известно, что на глубину промерзания грунта оказывают влияние несколько факторов:

- теплофизические характеристики грунтов;

- градусосутки отопительного периода;

- интенсивность солнечной радиации.

Величина теплового потока снизу (геотермальный поток тепла) почти не влияет на температурное поле в верхних слоях и, следовательно, не может оказывать влияние на глубину промерзания.

Например, в Екатеринбурге количество тепла (плотность теплового потока), вносимое в массив грунта за год солнечной радиацией, в среднем составляет 2600 Дж/м², геотермальным потоком тепла – 1 Дж/м². То есть глубина промерзания не зависит от теплового влияния нижележащего массива грунта и, соответственно, от типа нижележащего грунта и его характеристик.

Численным анализом установлено, что зона влияния теплофизических свойств грунта на глубину промерзания ограничивается глубиной до 15 м.

При использовании утеплителя эта глубина зоны влияния значительно уменьшается. То есть изменение температуры воздуха, а соответственно, и градусосутки отопительного периода оказывают незначительное влияние (до 7%) на глубину промерзания.

Таким образом, глубина заложения обуславливается только конструктивными соображениями, несущей способностью основания и рельефом участка.

Учеными выявлено, что форма обратной засыпки (при одной и той же площади поперечного сечения засыпки) оказывает существенное влияние на температурные поля под подошвой фундамента.

Наиболее эффективными оказались варианты, форма которых имеет сложную конфигурацию.

Проведенные исследования показали перспективность применения конструкций ПТФ при строительстве в сезоннопромерзающих и пучинистых грунтах.

Разработанные принципы расчетов тепловых задач позволяют сократить сроки проектирования теплоизолированных фундаментов.

Применение фундаментов типа ПТФ значительно удешевляет и повышает эффективность строительства малоэтажных зданий и сооружений.

Вопросы для самопроверки

1. Объясните понятие «геотехнический мониторинг», его состав и назначение.

2. В каких ситуациях применимы прессиометрические методы испытаний грунтов?

3. В чем преимущества испытания грунтов полевыми методами перед лабораторными?

4. В чем сложность и особенности исследования слабых грунтов для целей реконструкции?

5. Какие цели ставятся при обследовании грунтовых оснований для реконструкции зданий?

6. Какие цели ставятся при обследовании фундаментов?

7. Какие расчеты оснований и фундаментов нужно делать при надстройке здания?

8. назовите основные цели усиления фундаментов.

9. Какие способы усиления оснований применяются при реконструкции зданий?

10. Какие требования необходимо выполнять при углублении подвалов?