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.

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.

При низком значении УГВ (d_w) и если глиняные грунты находятся в твёрдом состоянии (при малой влажности) они не проявляют пучения. Это условие описывается неравенством: d_w ≥ d_f+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 (d_f), то есть d > d_f.

Формула для вычисления d_f имеет вид: d_f = k_h∙ d_fn, где:

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

Значения коэффициентов свойств грунта (d₀):

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 (d_f) на 20-40 см, а высоту потолка – не менее половины величины d_f.

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 (k_h=1,1).
3. УГВ на участке по результатам изысканий: d_w=1,4 м.

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

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

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

Расчётная глубина: d_f = k_h∙d_fn = 1,1∙1,35 = 1,485 м.

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

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

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.

• 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.

Похожие записи:

Выбор подушек под фундамент Стоимость монтажа свай для винтового фундамента Какой фундамент выбрать для возведения каркасника Определяем количество бетона для заливки фундаментной ленты