Как определить, какой глубины строить фундамент?

Фундамент является подземной частью постройки и служит для восприятия нагрузок от всех конструкций и их распределения по основанию. Его задача — обеспечивать длительную эксплуатацию сооружения без недопустимых осадок и разрушений. В отличие от деформаций материалов, из которых возводится здание, у грунта они значительно выше, и от них зависит состояние вышележащих конструкций. Поэтому главной характеристикой является глубина заложения — расстояние от несущего пласта до уровня строительной площадки.

Строительство фундамента и выбор его глубины

Оглавление:

  1. Что влияет на глубину основания?
  2. Пример расчета
  3. Разновидности и описание

От чего зависит?

Причины заглубления фундамента связаны со слабостью верхних слоёв грунта, которые состоят из почвы и органических веществ, систематически подвергающихся осадке, выветриванию, пучению, разрушению с потерей прочности. Как правило, их несущие способности имеют величину менее 1 кгс/см2, пористость свыше 70 % и модуль деформации ниже 80 кгс/см2. Заложение на таких грунтах недопустимо.

Ответ на вопрос, какой глубины строить фундамент под дом, зависит от следующих факторов:

  • Инженерно-геологических условий.
  • Климатических особенностей региона.
  • Конструкции возводимого сооружения и наличия построенных рядом с ним зданий.

1. Инженерно-геологические условия.

Включают:

  • Физические, механические и водяные свойства грунта.
  • Уровень грунтовых вод (УГВ).
  • Рельеф площадки (гора, равнина).
  • Сейсмичность региона (глубину заложения ленты увеличивают на 10%).

Наиболее часто встречаемые варианты:

  • Однородный надёжный грунт.
  • Напластование почвы слоями разной прочности.

На основании геологических изысканий и действующих нагрузок выбирается уровень несущего слоя, обеспечивающий надёжное существование здания.

При выборе глубины заложения ленточных фундаментов необходимо выполнять требования строительных норм:

  • Основание должно быть выше уровня грунтовых вод, лучший вариант — заложение на одной отметке (особенно важно в условиях сейсмоопасности). Если это невозможно, то устраивается водоотлив.
  • Подошва утапливается в несущий слой на 100-200 мм.

Наименьшая глубина заложения составляет 50 см.

2. Климатические особенности.

При промерзании грунта содержащаяся в нём вода увеличивается в объёме и выпучивает его кверху. Такое явление характерно для мягкопластичной и текучей глины, пылеватых песков.

Различают:

  • Нормальные силы пучения, действующие на основание опоры (напряжение более 0,8 МПа).
  • Касательные — вызваны трением или примерзанием почвы и грунта к боковым поверхностям свайного или ленточного фундамента (до 0,3 МПа).

Если уровень подошвы выше глубины промерзания, то возникающие силы морозного пучения могут быть больше веса здания и выталкивают его вверх. С другой стороны, при заложении ниже глубины промерзания возникающие касательные напряжения могут создавать растягивающие усилия в верхней части опоры, стремясь её разорвать.

В качестве защитных мероприятий обычно применяют покрытие боковых подземных поверхностей плёнками, смазками, битумными мастиками, утеплителями.

Оптимальная глубина заложения

При низком значении УГВ (dw) и если глиняные грунты находятся в твёрдом состоянии (при малой влажности) они не проявляют пучения. Это условие описывается неравенством: dw ≥ df+2м. Однако специалисты рекомендуют пользоваться этим правилом с известной осторожностью, так как в процессе строительства и эксплуатации здания может подняться УГВ или увеличиться влажность.

Для пучинистых грунтов уровень заложения фундамента (d) должен быть ниже расчётной глубины промерзания (df), то есть d > df.

Формула для вычисления df имеет вид: df = kh∙ dfn, где:

  • kh — коэффициент, учитывающий влияние здания.
  • dfn — нормативная сезонная глубина промерзания местности, где возводится фундамент, которую можно взять на карте или рассчитать по формуле: dfn = d0∙√ ∑│Mt│, где Mt — сумма среднемесячных отрицательных температур.

Чертеж фундамента дома

Значения коэффициентов свойств грунта (d0):

Наименование Крупнообломочный грунт Мелкий песок Глина, суглинок
d0, м 0,34 0,28 0,23

3. Конструктивные особенности.

Помимо перечисленных следует учитывать:

  • Глубину заложения фундаментов построенных соседних сооружений.
  • Есть или нет подвал.
  • Расположение тоннелей, опор под оборудование, коммуникаций.

Например, основание возводимого и имеющегося здания целесообразно располагать на одном уровне. Если подошва существующего фундамента будет выше, то возможна деформация грунта под ним в процессе земляных работ. При более низкой глубине его заложения по отношению к новому возникает дополнительное боковое давление от последнего, зависящее от расстояния между ними.

Во время строительства необходимо исключить возможность выпирания грунта со стороны подвала. С этой целью уровень его пола выполняют выше расчётного уровня промерзания опоры здания (df) на 20-40 см, а высоту потолка — не менее половины величины df.

Температура в грунте основания

При разной глубине подошв у внутренних и наружных стен переход от одного уровня заложения к другому должен быть постепенным (например, ступенчатым). Обычно применяют шаг по высоте 0,5 м, по длине — 1 м. В процессе работ необходимо обеспечить сохранность структуры грунта.

Пример расчета фундамента в Московской области

Исходные данные:

  1. Грунт: суглинки и глины (d0=0,23).
  2. Неотапливаемое в зимний период здание (kh=1,1).
  3. УГВ на участке по результатам изысканий: dw=1,4 м.

Среднемесячные температуры в Московской области (таблица 5.1 правил «Строительная климатология»):

Месяцы 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Темпе-ратура,°C -10,9 -9,8 -4,6 4,6 12,2 16,3 17,8 16,5 11,0 4,1 -2,3 -7,0

Вычисляем модуль суммы отрицательных среднемесячных температур: ∑│Mt│=│ -10,9-9,8-4,6-2,3-7,0 │ = 34,6.

Нормативная глубина промерзания для района строительства: dfn = d0∙√ ∑│Mt│ = 0,23∙√ 34,6 = 1,35 м.

Расчётная глубина: df = kh∙dfn = 1,1∙1,35 = 1,485 м.

Классификация оснований

Определяем уровень заложения фундамента по условию недопущения морозного пучения с учетом УГВ на основании рекомендации строительных правил по нижеприведённой таблице.

Наименование грунта под подошвой Глубина подошвы с учётом УГВ (dw), м
dw< df+2 dw> df+2
Скальные с песчаным заполнителем, песок гравелистый Не зависит от df При любом df
Пески мелкие и пылеватые Не менее df То же
Суглинки, глина, крупнообломочные с глинистым заполнителем То же Не менее df

Так как dw = 1,4<1,485+2, то принимаем глубину заложения подошвы для глины и суглинков не менее df, то есть 1,49 метра.

Правила закладки фундаментов

Разновидности оснований

Для возведения лёгких построек: деревянных домов, бань, сооружений каркасного строения часто применяют фундаменты мелкого заложения. Преимуществом таких конструкций является уменьшение сроков выполнения работ и затрат на материалы по сравнению с заглубленными опорами. Глубина подошвы таких несущих опор составляет 50-70 см, что значительно меньше по сравнению с заглубленными, для которых она в среднем 200 см (исключением могут быть скалистые грунты, для них уровень заложения ленточного фундамента совпадает с уровнем строительной площадки).

Фактически убирается слабый слой почвы с органикой. Если грунт не соответствует требуемой несущей способности, его заменяют или упрочняют. При высоком УГВ устраивают дренаж вокруг несущего основания из гофрированных труб с перфорацией. В результате поры глины меньше насыщаются водой и пучение снижается.

Вес верхних конструкций каркасного строения или бани намного ниже сил пучения. Одним из приёмов снижения деформации почвы является заложение утеплителей грунта на уровне подошвы, а также боковых поверхностей по всей высоте.

1. Мелкозаглубленная лента.

Современные технологии и материалы позволяют изготовить качественный ленточный фундамент малой глубины заложения не только для бани, но и для малоэтажных домов, возводимых методом каркасного строения, даже на пучинистых почвах.

Мелкозаглубленный фундамент

  • Работы начинаются после полного оттаивания почвы и заканчиваются возведением коробки до наступления заморозков (консервация на зиму не рекомендуется).
  • Траншея выполняется под несущие стены и перегородки. На её дно засыпают песок, который тщательно трамбуют. Сверху него кладут геотекстиль и гидроизоляцию. Толщина такого дренажного слоя может быть до 30 см.
  • Используется качественный бетон марки М300 с армированием стальной арматурой диаметром не менее 12 мм по специальной схеме (в углах гнут Г-образно).
  • Для неотапливаемых зданий перед заливкой в траншею под подошву на дренажный слой укладывают листы экструдированного пенополистирола.
  • Готовую конструкцию покрывают гидроизоляцией, теплоизолируют боковые поверхности и грунт около подошвы по периметру.
  • Защита утеплителя от механических повреждений геотекстилем или дорнитом.
  • Засыпают песком, гравием, щебнем полости вокруг фундамента.
  • Устройство водонепроницаемой отмостки, имеющей большую ширину, чем у теплоизолятора, на 10 см.

Данный способ позволяет исключить воздействие касательных и появление нормальных сил пучения на ленту. Другим плюсом является смещение точки росы в наружную сторону, что ликвидирует выпадение конденсата внутри подвала.

2. Плитный.

Достоинством этого типа фундамента является простота изготовления и высокая устойчивость. Конструктивно это монолитная железобетонная плита толщиной 20-35 см. Уровень её заложения — 50-60 см. Выровненный котлован засыпают песчано-гравийной смесью на глубину 20-30 см. Отливают бетонное основание, которое закрывают пароизоляцией, плитами экструдированного пенополистирола, полиэтиленовой плёнкой. Армирование выполняется стальной арматурной сеткой в два слоя с ячейками 150х150 мм. Заливку производят бетоном М300 за один приём. Предварительно размещают трубы коммуникаций. При укладке бетона его тщательно утрамбовывают электрическим вибратором по всей глубине и выравнивают по горизонту.



Автор:
Валентин Токарев
Share

Подписка на новости
Подпишитесь, чтобы не пропустить новинки
Подписаться