[Regby]

Здравствуйте.

Заинтересовал вопрос - как оценить силы морозного пучения?

Отвечал на вопросы экспертизы, в проекте не указаны характеристики грунта для обратной засыпки. Основание сложено пучинистыми грунтами. В результате эксперты написали что расчет здания выполнен неверно, потому как в расчете не учтены силы морозного пучения грунта, оказывающие сильное давление на монолитные стены подвала.

Само здание 14 этажей, свайно-плитный фундамент. Свайное поле 12 метровые сваи с шагом 1,5-1,65 м, объеденены монолитным ростверком (плитой) толщиной 800 мм.

Вопрос с пучением, то решили, но стало интересно, какого порядка силы пучения фактически возникают, и относиться ли подобна нагрузка к длительной (п 1.7 М СНиП 2.01.07-85*) или особой (п 1.9 Г СНиП 2.01.07-85*). В нормтивной документации как количественно оценить эти усилия не нашел почему то... может смотрел невнимательно?

Спасибо.

[shnn]

Посмотри здесь:

[Regby]

Забавно. В докумекнте приводятся расчеты
1 на действие касательных сил морозного пучения на фундамент (при глубине заложения фундамента ниже глубины промерзания)
2 На совсестное действие касательных и нормальных сил морозного пучения на фундамент (при глубине заложения фундамента ниже глубины промеразния)

Ничего про воздействие нормальных усиилий на стены фундаментов я не вижу. Фактически грунт "выпучивается" наверх и тянет здание за собой.

Стоит ли считать вопрос экспертов бредом? Очень жду ценных мыслей

[shnn]

>Regby
Если нужна отписка от эксперта то СНиП 2.02.01 п.14.3. Нет там такого вида воздействия на фундаменты как горизонтальные силы морозного пучения. Нормальные к подошве есть, касательные вдоль боковой поверхности есть, относительная деформация основания есть... а горизонтальных сил нет. Пусть эксперт обоснует свое требование.

[Regby]

Собственно претензия предъявленна в таком виде

20.21. Ответ на замечание эксперта, что не требуется учитывать в расчетах влияние пучинистости грунтов, не обоснован. Пучинистость оказывает значительное боковое давление на наружные стены подвала, расположенные выше уровня глубины промерзания. Эти силы бокового давления в расчетах не учтены и поэтому стены подвала не отвечают нормативным требованиям по конструкционной безопасности см. п4.1. СНиП 52-01-2003

Прошу высказать свое мнение по сему замечанию. Лично я не очень понимаю как морозные силы пучения могут повлиять на здание высотой 14 этажей со свайным полем 12-ти метровых свай

[Sadom]

Действительно странный какой то вопрос у экспертов. Никогда про такие воздействия от пучения не слышал

[shnn]

>Regby
Так и отвечай : Согласно СНиП 2.02.01 п.14.3 такой вид воздействия как "боковое давление" отсутствует. Т.к. в нормативной литературе отсутствует понятие "бокового давления сил морозного пучения", сл-но расчет на него не производился.

[Regby]

shnn, меня больше интересует не ответ эксперту, а вообще существует ли подобное давление и насколько оно интенсивно на конструкцию фактически. И вообще мнение форумчан по этому вопросу. Ибо данный вопрос мне показался несколько бредовым, может я ошибаюсь?

[Ильнур]

При возникновении сильных сомнений в корректности замечания нужно организовать встречу с экспертом - по закону это допустимо. И очень тонко и тактично пообщаться с ним, чтобы понять, есть ли под его мыслью великая уверенность. Если это чувствуется, нужно попросить его пояснить, НА ЧТО нужно опираться в расчетах.
Недавно один эксперт, при разговоре о расчетных длинах в МК-системах вытащил из ящика стола конспекты (студенческие) и со словами "Есть такой Беленя...." начал обосновывать свои мю....

[Regby]

в том то и дело... Данная экспертиза не государственная, а "как бы является независимой. Но "замечания" вызвали сильные сомнения в компетентности экспертов. Фактически идет драка. Экспертиза выдает заключение о том что запроектированное здание не соответсвтует требованиям безопасности долговечности и норм... Проект не мой, и в нем есть ошибки оформления, но на мой взгляд говорить о том что данное здание упадет невозможно.

Сторона выполнившая проект с пеной у рта доказывает что проект выполнен верно, а экспертиза обратное.

Вот я и решил поделиться сомнениями по поводу данного вопроса - есть ли в нем рациональное зерно...

[shnn]

Думаю существует, но не очень значительное. В руководстве есть примеры расчетов. Там порядок сил на столбчатый ф-т 500х500 десятки тонн. По поводу стены... Силы морозного пучения есть в глинистых грунтах(и некоторых других), но при определенной степени водонасыщения. Непосредственно вблизи здания наверняка есть водоотвод(дренаж, отмостка), поэтому думаю наврядли они появятся.
Никогда не слышал и в литературе горизонтальных сил не видел.

[Regby]

shnn, насколько я понял в приведенной вами литературе расчитываются касательные силы на стенки направленные вертикально вверх. Т.е. "выдергивающие" здание из земли. А не силы действующие нормльно к плоскости стены. Я не прав?

[AMS]

Regby - ты прав и вот почему...
Силы морозного пучения всегда действуют по направлению градиента температуры, т.е. по вертикали. Соответственно в этом направлении в процессе замерзания грунта происходит миграция влаги, приводящая к увеличению объема грунта. Задачка в данном случае одномерная, но если посмотреть на этот же процесс в горизонтальном направлении, то градиента температуры в любой ее плоскости практически нет - внутренние силы в этом направлении уравновешиваются.
Касательные силы морозного пучения, направленные по стенке вертикально вверх - по градиенту температуры, безусловно будут, но величина их не настолько думаю велика, чтобы повлиять на 14-ти этажное здание ...

[Regby]

AMS, Спасибо, за разъяснение. Сомнений в том что касательные силы морозного пучения не могут выдернуть из земли 14ти этажное здание с полем из 12-тим емтровых свай не было даже у экспертизы. Смутило именно это "горизонтальное" воздействие на стены. Сначала мне стало смешно, а потом живо представила картина рушащейся кому нибудь на голову стены подвала (толщиной 300 мм на бетоне B25 с армированием d12 - 200)

В общем делаю вывод о некомпетентности экспертов.
Спасибо.

[Winder42]

Чёт я не понял, разве силы морозного пучения не вдавливают стены подвала внутрь?

[remonter]

AMS в #13 прав в пояснении, что ощутимое пучение обязано не столько 10% увеличению объема замерзающей влаги уже содержавшейся в скелете грунта к началу процесса, но в основном за счет подсоса влаги к холодной зоне, в т.ч. активное пленочное намораживание влаги на лед (в Сибире пучение достигает до 30% толщи промерзания). По этому, кстати, набухающие глины, препятствующие подсосу влаги, менее пучинисты, чем иные супеси. Но пучение - процесс объемный и горизонтальное давление явление не только умозрительное, но и на практике для вдавливания подвальных стенок бывал единственной правдоподобной причиной
И Симагин расположен учитывать боковое пучение

[Ильнур]

При прохождении активной зоны промерзания сверху вниз расширение грунта вширь должно быть существенным для поверхностных слоев, но по мере образования окончательно промерзшего верхнего слоя активный слой будет сцепляться с этим прочным и жестким слоем, и в силу своей слабости расширится уже меньше. И так дальше вглубь. В итоге эпюра давлений на стенку подвала будет представлять из себя быстро угасающую кривую.
Думается, такие силы действительно имеют место быть, и скорее не такие уж и незначительные, но они просто плохо изучены и в нормы не вошли. Классическое понятие пучения - подъем поверхности земли, от этого пляшут, какжется, все пученауки.
Расширение все же объемное.
Если взять за модель одновременно промерзающий земной шар целиком , то позже образовавшиеся нижние слои должны разорвать верхние, т.е. будет наблюдаться не давление на стенку, а оттягивание стены в грунт примерзшими верхними слоями .

[lit01]

Теоретически градиет температур существует и в горизонтальном направлении : помещение подвала с температурой +18 -> стена пдвала с температурой > температуры грунта -> температура грунта. Однако в этом случае должен происходить не подсос свободной влаги, а ее ОТСОС от плоскости стены подвала. Т.е. если и будет на нее дополнительная нагрузка, то не направленная внутрь здания, а от него.
Размышления чисто теоретические, т.к. со случаями сколь нибудь существенного горизонтального давления от пучения не сталкивался.
Критика всего вышеизложенного приветствуется :good:

[MasterZim]

Сообщение от Regby в проекте не указаны характеристики грунта для обратной засыпки.

проще внести изменение в проект и написать, что обратная засыпка выполняется непучинистым грунтом, чем бодаться с экспертом, который судя по замечанию мягко сказать некомпетентен или не может правильно написать замечание, вполне возможно что он путает боковое давление с усилием по боковой поверхности стены, а может это и имеет в виду

Мне кажется, что если такие силы и есть, то очень не значительные.
Данный процесс можно сравнить с замерзающей водой в стеклянной колбе с параллельными стенками и без горлышка.
Со стенками колбы ничего не случится при замерзании воды - только лед наверх поднимется.
Тут ведь как - увеличение объема будет происходить в ту сторону где нет сопротивления, т.е. вверх. Так же и с грунтами около стены - зачем ему (льду) давить на стенку здания, когда можно просто выползти вверх. Ведь для этого нужно затратить меньше энергии.
З.Ы. могу и ошибаться конечно, но мне физика процесса видится именно такой.

[Regby]

MasterZim, Это ведь не совсем обычная экспертиза. Вопроса об устранении недостатков не стоит. Стоит вопрос о статусе данной доументации. Либо работа (проект) выполнена либо не выполнена. Цель экспертизы такая.

[MasterZim]

Сообщение от Regby MasterZim, Это ведь не совсем обычная экспертиза. Вопроса об устранении недостатков не стоит. Стоит вопрос о статусе данной доументации. Либо работа (проект) выполнена либо не выполнена. Цель экспертизы такая.

не совсем ясно что это за "эксперт". Если эксперт Заказчика, то я сталкивался с такими. В приватном разговоре с ним выяснялось, что целью его было дать негативное заключение, чтобы был повод у Заказчика не платить за сделанную работу.

[Regby]

MasterZim, почти. Одна организация выполнила по заказу другой проектну. документацию, получила аванс, выдала документацию (в том числе в электронном виде DWG). Документация получилась паршивенькая - в виду кратчайших сроков.

В общем спустя пару месяцев молчания организация "заказчик" расторгает договор и подает в суд на организацю "проектировщик" за незаконное присовоение капитала. Документацию отдает в "независимую экспертизу". Судя по всему победит как раз таки "заказчик", а жаль.

[MasterZim]

Сообщение от Regby Одна организация выполнила по заказу другой проектну. документацию, получила аванс, выдала документацию (в том числе в электронном виде DWG)

нельзя отдавать в DWG, только если особо оговорено в договоре.
Если Заказчик не заплатит - можете аннулировать все чертежи, как авторы проекта, а если по чертежам начнется стройка - кляузу в ИГАСН, что работы ведутся по аннулированным чертежам.

[Иван 80]

Сообщение от ЛИС Мне кажется, что если такие силы и есть, то очень не значительные. Данный процесс можно сравнить с замерзающей водой в стеклянной колбе с параллельными стенками и без горлышка. Со стенками колбы ничего не случится при замерзании воды - только лед наверх поднимется.

Ваша колба в этом случае всетаки лопнет. Сам несколько лет назад задавал себе этот вопрос. Почему же всетаки пучение вверх направлено. И даже проводил опыт у себя в холодильнике. Ставил два стакана с водой в морозилку. Стенки одного стакана прежде чем заливать воду обезжирил, а по стенкам второго стакана размазал тонко солидол. Первый стакан треснул. Во втором образовалось выпучивание льда вверх. Так что действительно пучение идет в сторону наименьшего сопротивления. Сцепление льда со стенками первого стакана оказалось велико и силы пучения его разорвали.
Я думаю, что если на поверхности грунта около здания не расположено тяжелых пригрузок, типа толстого слоя бетона или чегото другого, то пучение пойдет именно вертикально вверх

Сообщение от Иван 80 Ваша колба в этом случае всетаки лопнет. Сам несколько лет назад задавал себе этот вопрос. Почему же всетаки пучение вверх направлено. И даже проводил опыт у себя в холодильнике. Ставил два стакана с водой в морозилку. Стенки одного стакана прежде чем заливать воду обезжирил, а по стенкам второго стакана размазал тонко солидол. Первый стакан треснул. Во втором образовалось выпучивание льда вверх. Так что действительно пучение идет в сторону наименьшего сопротивления. Сцепление льда со стенками первого стакана оказалось велико и силы пучения его разорвали. Я думаю, что если на поверхности грунта около здания не расположено тяжелых пригрузок, типа толстого слоя бетона или чегото другого, то пучение пойдет именно вертикально вверх

мы в детстве "ставили" подобный "опыт" по заданию учителя по физике. В трех литровую банку набирали воду до половины и ставили на балкон зимой - ничего не лопнуло.
надо повторить с холодильником.

[Гоша]

...хм..)))..вспоминают еще пучение)))...
горизонтальные ( по отношению к градиенту температуры) есть силы..незначительные..малоизученные..
Были диссертаци на эту тему- одна (по-памяти) о давлении на стены подземных переходов в Москве.
взможно (при искусственном промораживании в горном деле) также пучение в ограниченном объеме (силы гораздо больше и распределяются по направлению градиента по-иному).
Экспертиза не права требуя обоснование расчетом(..?)..укажите обратную засыпку непучинистым грунтом (по-возможости)

[topos2]

Странный эксперт. Может он имел ввиду промерзание при строительстве, когда стенку возвели и за ней промерзло? У меня так сместило на 3 см.

А величину давления посчитать... это те же нормальные силы пучения, только в горизонтальной плоскости. Только влияет то, что ниже не промерзло, а выше смерзлось, то что у стенки подвала еще не промезло, а на удалении 0,5 м уже все смерзлось и т.п.
По натурным измерениям эти силы по величине 30-60 кПа (при промерзании 1-1.5 м соответственно) Их измеряли Далматов, Орлов и др. В 90-х докторскую защитил Пусков по их расчету (вроде??).
Максимальное полученное значение этих сил в самых идеальных условиях (вода, грунт, мороз) составило около 200 кПа (и я думаю народ должен понимать это, когда проектирует шпунтовые стенки в супесях и суглинках, оставляя их на зиму открытыми)

[Regby]

Сообщение от topos2 По натурным измерениям эти силы по величине 30-60 кПа (при промерзании 1-1.5 м соответственно) Их измеряли Далматов, Орлов и др.

Нагрузки более чем очень приличные. Почему же они не описаны в нормативной литературе? Почему нет подобного расчета?

[Armin]

К вопросу о существовании "горизонтального пучения".
Мальганов А.И. с товарищами, считает, что оно присутствует.

лист 21 его знаменитого альбома по усилению и восстановлению конструкций
Оценка дефектов и повреждений фундаментных конструкций
Характерные дефекты и повреждения фундаментов (таблица)

[Regby]

Armin, то что они есть, никто не сомневается, другой вопрос как их оценить? И если они такого порядка как сказал topos2 то почему в нормативных документах нет подобных расчетов?

[remonter]

Вопрос эксперта не корректен. Должен был спросить "Почему нет указаний по противопучинистым мероприятиям согласно норм?", устраняющим эти горизонтальные усилия от пучения в обратной засыпке. Видимо, по этой логике нормотворцы и уклоняются от обременения нас расчетом чего-то трансцендентного.
Для оценки ресурса существующих ЗиС величину бокового давление от пучения на их погребенные части представляется приемлемым вычислить применительно по нормативному указанию в п.7.100 СТН ЦЭ 141-99 НОРМЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ КОНТАКТНОЙ СЕТИ М,МПС Р,2001г. http://stroy.dbases.ru/Data1/47/47226/index.htm#i894261

[Armin]

Сообщение от Regby Armin, то что они есть, никто не сомневается, другой вопрос как их оценить? И если они такого порядка как сказал topos2 то почему в нормативных документах нет подобных расчетов?

Про значения (величину сил пучения) и расчёт не сказано, видимо, в связи с тем, что защиту от пучения мы должны предусаматривать определёнными мероприятиями (как вариант выделенные жирным шрифтом (см. ниже)), а не расчётом.

ИМХО конечно.

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ ОСНОВАНИЙ И ФУНДАМЕНТОВ НА ПУЧИНИСТЫХ ГРУНТАХ 2. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ 2.1. При выборе грунтов в качестве оснований на строительной площадке следует отдавать предпочтение непучинистым грунтам (скальным, щебенистым, галечниковым, дресвяным, гравийным, пескам гравелистым, пескам крупным и средней крупности, а также глинистым грунтам, залегающим на возвышенных участках местности с обеспечением поверхностного стока и с уровнем стояния грунтовых вод ниже планировочной отметки на 4-5 м). 2.2. При проектировании фундаментов под каменные здания и сооружения на сильно- и среднепучинистых грунтах надлежит принимать столбчатые или свайные фундаменты, заанкеренные по расчету на силу выпучивания и на разрыв в наиболее опасном сечении, или же предусматривать замену пучинистых грунтов непучинистыми на глубину сезонного промерзания. Возможно также устройство подсыпки (подушки) из гравия, песка, горелых пород и других дренирующих материалов под всем зданием или сооружением слоем на расчетную глубину промерзания без удаления пучинистых грунтов или только под фундаментами при надлежащем технико-экономическом обосновании расчетом. 2.3. Основные мероприятия, направленные против деформаций конструктивных элементов зданий и сооружений при промерзании и пучении грунтов, должны быть предусмотрены при проектировании оснований и фундаментов. В тех случаях, когда проектом мероприятия против пучения не предусмотрены, а гидрогеологические условия грунтов строительной площадки в период выполнения работ по нулевому циклу изменились с ухудшением свойств грунтов оснований, то авторский надзор должен возбудить вопрос перед проектной организацией о назначении мероприятий против пучения (осушение грунтов, уплотнение с втрамбовыванием щебня и др.). 2.4. Прочность, устойчивость и эксплуатационная пригодность зданий и сооружений на пучинистых грунтах должны обеспечиваться инженерно-мелиоративными, строительно-конструктивными и термохимическими мероприятиями.

Про конкретно расчёты, как видим, сказано мало что.

[Regby]

remonter, вопрос изначально и звучал так "почему в проекте нет указаний по противопучинистым мероприятиям?" (грунт пучинистый)
Естественно обратная засыпка непучинистым грунтом решает все вопросы и представить себе другое просто невозможно.

Но вопрос есть вопрос. В проекте мероприятий (или даже о непучинистости свойств грунта для обратной засыпки указано не было) потому и ответили что пучинистость свойств грунта для 14-ти этажного здания с ростверком ниже глубины промерзания и полем 12-ти метровых свай не принципиальна. На это эксперты написали данное замечание - на счет прочности стен. И что эта доп нагрузка не учтена в расчете. Отсюда вопрос и возник...

[Ильнур]

20.21. Ответ на замечание эксперта, что не требуется учитывать в расчетах влияние пучинистости грунтов, не обоснован. Пучинистость оказывает значительное боковое давление на наружные стены подвала, расположенные выше уровня глубины промерзания. Эти силы бокового давления в расчетах не учтены и поэтому стены подвала не отвечают нормативным требованиям по конструкционной безопасности см. п4.1. СНиП 52-01-2003

Здесь просто попутали слова . Читаем заново:

20.21. Ответ на замечание эксперта, что не требуется учитывать в расчетах влияние пучинистости грунтов, не обоснован. Пучинистость оказывает значительное касательное воздействие на наружные стены подвала, расположенные выше уровня глубины промерзания. Эти касательные силы в расчетах не учтены и поэтому стены подвала не отвечают нормативным требованиям по конструкционной безопасности см. п4.1. СНиП 52-01-2003

[Regby]

Ильнур, Да что в этих силах (касательного воздействия) значительного?

[Ильнур]

Их сила - в возможности организовать отрицательное заключение экспертизы за отсутствием их учета в расчетах

[Regby]

С таким же успехом моэно было бы мотивировать отсутсвием расчета на прогрессивное обрушение или на то что здание не расчитано на то чтобы на него упал метеорит

[AMS]

Для того, чтобы определить давление морозного пучения на боковые грани стен подвала необходимо предварительно определить ряд параметров, величина которых определяется в направлении градиента температуры из решения одномерной задачи теплофизики грунта, если точнее, плоской деформации.
Более подробно о методах решения (и о каких именно параметрах идет речь) можно ознакомиться в «Рекомендации по проектированию и расчету малозаглубленных фундаментов на пучинистых грунтах» (НИИОСП, 1985 г). http://dwg.ru/dnl/4179.
Механика и физика процесса пучения подробно изложены и в монографии Цытовича Н.А. «Механика мерзлых грунтов».
То, что касается стен подвала, а здесь необходимо иметь в виду, что могут быть разные постановки задачи – на период строительства, когда стена еще не нагружена или на период эксплуатации здания с неотапливаемым или с теплым подвалом.
В упомянутой выше книге Цытовича на стр. 90 приведены данные о величинах давления грунта на боковые грани фундаментов, полученные Б.И. Далматовым - от 0,3 до 0,6 кг/см2 при их промерзании на глубину до 1,5 - 1,75 м., что заметно меньше, чем нормальное давление, действующее не подошву фундамента.
Процесс решения задачи мог быть гораздо проще, если бы по результатам инженерно-геологических исследований в отчетах кроме всего прочего приводили величину давление пучения в условиях невозможности объемного расширения. Но такие сведения для "обычных" грунтов и условий не предусмотрены.
Доведенных же до практических решений задач для более сложного (не одномерного) деформированного состояния, когда на стену (или иное препятствие) действуют одновременно и касательные и нормальные силы пучения в нормах и доступной для обозрения технической литературе к сожалению отсутствуют. Выход из положения нормами предлагается сугубо практический – не расчетом, а конструктивными мероприятиями.
Морозное пучение сказывается и на ограждениях открытых, оставленных под зиму глубоких котлованов, но и здесь доведенных до практического применения методов учета пучения в нагрузках на анкера или на боковую грань подпорной стенки не встречал, в том
числе при расчетах подпорных стен и стен подвалов.

[Ильнур]

Новое учение о пучении, безградиентно-безпленочное:
Делаем правильной формы траншею 1,5 м х1,5 м х 100 м в пучинистом влажном грунте с глубиной промерзания 2,5 м. Заполняем траншею мягким суперэффективным утеплителем и ждем до января. Удаляем утеплитель и наблюдаем следующее:

[SerStar]

А где в замечании эксперта говорится о касательных силах, которые выдергивают здание???
На сколько я понял, речь идет о нормальных к стене силах. Какая величина этих сил? 0,1т/м2? 1? 10т/м? Где расчет горизонтальной (между стенами подвала) и вертикальной арматуры (с учетом общего эксцентриситета от горизонтальной силы пучения) стены на эти силы?

Поэтому напишите, что "обратную засыпку пазух котлована выполнять уплотненным непучинистым грунтом"

[Buks100]

Даст Бог - допишу свою кандидатскую.
Коротко говоря, - дополнительные напряжения от морозного пучения (нормальные к плоскости стены подвала) ,будут 0,5...0,7*Ракт для песков
1..1,2*Ракт для перлитовых глин, 1,5*Ракт и более для монтморилонитовых глин; Ракт=Pz*tg(45-f/2)*tg(45-f/2)
Ракт - активное давление обычного грунта
f - угол внутреннего трения грунта
Значения бокового давления даны для песков со влажностью менее 0,6 и глин IL не более 0,6 остальное можно интерполяцией (супеси и суглинки)
При получении более точной статистики дам знать.

[Regby]

Buks100, кого только не встретишь на форуме спасибо