Расчет глубины заложения фундаментной основы

От чего зависит глубина заложения

Глубина заложения фундамента — это проектируемая величина, зависящая от типа сооружения, климатической зоны, грунтов на участке и уровня залегания подземных вод.
Существует несколько мифов, связанных с глубиной закладки фундамента:

  1. Чем глубже и больше основание, тем крепче сооружение и дольше прослужит.
  2. Самое главное — глубина, остальное не в счет.

Такие суждения лишены основания, и чаще являются ошибочными, а совершаются большинством неопытных «домашних» строителей. Хороший специалист скажет, что при постройке любого здания следует учитывать много факторов:

  1. Особенности грунта и климатической зоны, такие как: степень промерзания, тип почвы, рельеф, уровень залегания подземных вод, а возможно даже рек.
  2. Конструктивные характеристики, а именно, что хотят построить, возможное расположение цокольного этажа, подвала, подземного гаража, количество этажей, а также характер и сила нагрузки, которая может быть оказана на фундамент (снег, ветер).

Очень важно учитывать слои и тип несущего грунта для постройки любого здания, так как не обязательно на участке будет сверху один слой, а снизу другой, там могут чередоваться пласты.

Читайте также: Как увеличить срок службы цементной стяжки, бетонной площадки или отштукатуренной стены в 2 раза?

Фундаменты глубокого заложения

При строительстве зданий 1 и 2 категорий применяют фундаменты глубокого заложения, ниже глубины промерзания. Это обеспечивает их нормируемую долговечность ({amp}gt;50 лет), степень ответственности, капитальность (ГОСТ 27751). Немалую роль в проектировании играет:

  • отсутствие выше грунтов, способных нести расчётную нагрузку;
  • необходимость устройства подвала для проводки коммуникаций;
  • нахождение рядом крупных объектов, способных изменить расположение и свойства грунтов за время эксплуатации;
  • повышенная сейсмичность.

Привязка таких зданий производится на основе глубоких инженерных расчётов с учётом правил и требований СП 22.1330.2016, с применением необходимых мер защиты фундамента от пучения, подземных и паводковых вод.

Применяемые виды защиты:

  • утепление, позволяющее сохранять температуру фундамента и предотвращать обмерзание;
  • дренаж на уровне основания подошвы перфорированными трубами для отвода подземных и талых вод;
  • несъёмная опалубка;
  • утеплённая отмостка расчётной ширины;
  • утепление цоколя;
  • укрепление грунтов инъекцией цементного раствора при необходимости.



Нормативно-технические положения, СНИП

Специалистами для правильного расчета глубины заложения фундамента были разработаны разные технические документы, расчеты и нормативно-правовые акты, которые отражены в СНиП «Основания зданий и сооружений». В них учитываются все факторы и подготовлены примерные расчеты, а также экологические нормы и особенности возводимых фундаментов на специфических грунтах.

Особенности Песок (мелкий, пылеватый) Суглинки, глина Супесчаный грунт Крупнообломочные, пески гравелистые, крупной или средней фракции
Расчет расстояния во время промерзания почвы от уровня грунтовых вод Должен фундамент располагаться на глубину более 2 м по расчету от уровня промерзания Возможна закладка меньше расчетной глубины, так как такой грунт более стойкий Должен фундамент располагаться на глубину более 2 м по расчету от уровня промерзания Не нормируется уровень
Глубина заложения для 2-х и 1-но этажных домов Не менее 50 см, используют независимо от промерзания почвы Только с учетом степени промерзания и не меньше Не меньше чем 70 см или ¾ ч промерзания почвы Не менее 50 см, используют независимо от грунтового промерзания

Также следует учитывать сейсмическую зону, источники динамических воздействий и других факторов, которые оказывают большое влияние на движение грунтов.

глубина заложения фундамента



Пучинистость

Пучинистость — негативный фактор, влияющий на заложение фундамента. Пучение вызывают только те грунты, которые обладают высокой капиллярной активностью — способностью втягивать воду, смешиваться с ней. При замерзании таких грунтов увеличивается объём, что вызывает изменение положения фундамента, нарушается геометрия кирпичных стен, каркаса здания, конструкционных элементов.

Замерзание грунта происходит под подошвой и у боковых стенок фундамента. Пучение грунта вызывает усилия, способные поднимать нагруженные здания. Например для лёгкого дома со стенами из блоков низкой плотности (пенобетон, газобетон) разность уровней между крайними точками стены не должна превышать 0.02% (СП 22.1330.2016, таблица Д.1). Эксцентриситет приложения нагрузок для такого варианта не допускается.

Грунты по своей способности поглощать влагу и увеличиваться в объёме при промерзании делятся на следующие категории:

  • сильно пучинистые,
  • пучинистые,
  • средне пучинистые,
  • слабо пучинистые,
  • не пучинистые.

Какой вид грунтов, их залегание на участке можно узнать:

  • в отделе архитектуры из геологических исследований;
  • пробурив шурф на участке, взяв керн и определив состав в лаборатории — это самый надёжный способ.

    Таблица определения размера пучинистости грунта

К пучинистым грунтам относятся: глина, суглинки, супеси. К средне пучинистым относят мелкие пески с природными включениями пылевидных частиц или глины, имеющие способность втягивать воду через капилляры. Сильно пучинистыми становятся такие грунты когда уровень грунтовых вод выше глубины промерзания.

К не пучинистым относятся: скальные и крупнообломочные грунты, чистые крупные и средней крупности пески, способные адсорбировать влагу.

Предлагаем ознакомиться Ленточный фундамент и его особенности. Как сделать ленточный фундамент для бани? Пошаговая инструкция

Читайте также: Реферат: Коррозия цементного камня и способы защиты

Виды фундамента по заглублению

В зависимости от расстояния заложения фундамента различают три типа:

  • незаглубленные;
  • мелкозаглубленные;
  • заглубленные фундаменты.

Незаглубленный фундамент больше подходит для пучинистых грунтов или со слабой просадкой и для постройки невысоких, одноэтажных зданий из легких материалов. Также его можно применить для работ с тяжелыми стройматериалами, на каменистых, скальных породах. Наиболее оптимально в таком случае применять ленточный, столбчатый или решетчатый тип основания.

Мелкозаглубленный можно применять и на пучинистых грунтах, но при этим важно сделать хорошую и правильную подушку, такой тип выйдет дешевле заглубленного и он имеет еще одно преимущество — возможность сформировать небольшой подвал при условии глубокого залегания подземных вод. Но его выбирают преимущественно тогда, когда строят из легких материалов, невысокие здания при твердом, устойчивом грунте и часто для сооружений без подвальных помещений.

Заглубленный, как правило, применяется при постройке больших, тяжелых зданий в несколько этажей, и если по проекту имеются подвальные помещения, цокольный этаж, подземный паркинг. Его целесообразно использовать при строительстве на чрезмерно, сильно и средне пучинистых почвах, а также при близком залегании подземных вод. Чаще всего строители применяют ленточный тип основания при заглубленном типе.

мелкозаглубленный фундамент

Инженерно-геологические факторы

При расчете глубины фундаментного заложения первоначальным и главным фактором являются инженерно-геологические условия, которые помогут сделать первый шаг к возведению крепкой и качественной постройки. Важно учесть прочность и надежность грунта, как глубоко он находится и какие прослойки есть на возводимой территории, а также учесть оценку сжимаемости этого типа почвы.

Самым надежным считается скалистый, за ним идет тяжелая глина, легкая глина, песчаный грунт, но он имеет свойство проседать.

Разнообразие и количество пластов помогают сделать правильный расчет, их представляют обычно в трех распространенных вариантах:

  1. Когда под верхним слоем земли находится большой, надежный слой почвы или же есть тонкие наслоения из подобных прочных слоев. В таком случае глубина заложения может быть минимальной, но нужно учесть и регион, как сильно слой промерзнет.
  2. Второй тип может предполагать сверху слой ненадежный, а снизу слои прочных пород, поэтому от размера ненадежного пласта будет зависеть вид выбираемого основания:
      когда толщина ненадежного слоя средняя, можно использовать тип строительства заглубленного ленточного основания с подушкой;
  3. следующим вариантом можно применить слабый слой в виде несущего, но при этом подушку надо сделать более широкой или же использовать сваи;
  4. при строительстве тяжелых зданий оптимально применить технологию уплотнения, закрепления грунта, и сделать плотные, большие подушки основания.
  5. Третий вариант предполагает залегание сверху прочных слоев, а снизу ненадежных, но на некоторой глубине еще несколько смесей или слоев из прочного грунта. Тогда лучше применять технологию заливки фундамента в виде свай, которые будут прорезать толщу надежного и ненадежного слоя или проводить работы по его закреплению.

Фундаменты мелкого заложения, сплошные плиты

Фундаменты мелкого заложения применяют для зданий 2 и 3 категорий когда глубина промерзания низкая и заглублять подошву настолько экономически не целесообразно. Второй вариант — глубина сезонного промерзания ниже уровня грунтовых вод.

При этом, геология грунтов на участке должна позволять по природной несущей способности возводить мелко заглублённый фундамент.

Обустройство фундамента сплошной плиты по СП 50-101-2004.

Обустройство должно предусматривать дренаж, утепление отмостки, надёжную гидроизоляцию. Иногда заранее закладывается в проект усиление нижележащих грунтов методом инъекции цементным раствором, установка свай с целью удерживания фундамента от поднятия в случае вспучивания.

Эти меры достаточно эффективные, позволяют гарантировать долговечность фундамента до 50 лет. Расчёт заложения подошвы ведётся с учётом геологии распределения пластов грунта на участке.

Ширина фундамента зависит от несущей способности грунтов на которые он опирается и толщины кирпичной или блочной стены каркаса строения, расчётной по тепло потерям для данного климатического пояса.

Предлагаем ознакомиться Бетон для фундамента пропорции в частях

Читайте также: Бетонные плиты перекрытий – классификация изделий, конструкции из полистиролбетона, керамзитобетона, пенобетона

Плитный монолитный фундамент рекомендуется возводить в густо застроенных городах и районах, например в Москве, где ограничена возможность копать глубокие котлованы. При соблюдении технологии строительства, плитный фундамент считается надёжнее других оснований.

Расчёт проводится по положениям СП 50-101-2004, сложен для не специалиста, выгоден по экономическим затратам, срокам возведения.

Климатические и гидрогеологические факторы

На основе климатической и гидрогеологической карты можно примерно предположить степень промерзания грунта в каждом регионе. Занимаясь заложением основания, следует провести и собственные расчеты, опираясь на показатели промерзания и оттаивания в регионе, где будет проводиться строительство.

Для расчета глубины сезонного промерзания грунтов используют формулу:

df = khdfn, где:

df расчетная глубина;

kh коэффициент учитывающий тепловой режим используемые в зданиях и сооружениях отапливаемых и неотапливаемых (наружных, внутренних фундаментов kh = 1,1) Таблица 1 в СНиП 2.02.01-83;

dfn нормативная глубина.

Рекомендации для разных типов фундаментов

Для строительства в частном секторе жилых домов чаще применяется 3 типа оснований:

  • ленточный;
  • плитный;
  • столбчатый.

фундаменты

Столбчатый по затратам более дешевый, после него по стоимости идет ленточный, а далее – плитный.

Возводя ленточное основание, следует помнить, что на него будет приходиться вся нагрузка, создаваемая стенами и крышей дома. Поэтому важно правильно заглубить его, основываясь на расчетах промерзания почвы, степени залегания подземных вод и тип слоев почвы. Лучше такой тип закладывать на почвах с минимальной пучинистостью и при глубоком нахождении подземных рек, ручьев.

Чем ближе грунтовые воды находятся к уровню промерзания земли, тем будет сильнее ее пучинистость, а значит, вероятность разрушения такой конструкции больше, чем при других условиях.

Заглублять рекомендовано по нормам при почвах с минимальной пучинистостью до 0,5 м, на суглинках, глинистых или пучинистых от 0,75 до 1 м.

Столбчатое основание возводят, когда не планируется строение подвальных помещений, при высокой вероятности осадки грунта, в случаях, если присутствует сильное морозное пучение (применяют тип мелкозаглубленного или незаглубленного основания). Обычно, если планируется постройка небольшого здания, опоры устанавливаются по углам.

Если постройка имеет большую площадь, то устанавливаются дополнительные опоры или ростверк. Такая конструкция позволяет более равномерно распределить нагрузки на всё основание.

Не рекомендовано использовать эту технологию строительства, когда есть угроза горизонтальной подвижности почвы, нельзя строить тяжелые здания на слабонесущих породах, если рельеф обусловлен резкими перепадами высот.

Плитные конструкции имеют лучшие показатели долговечности, прочности, надежности, но по стоимости могут выходить более 30% от строительства всего дома. Такой тип имеет несколько преимуществ:

  • во-первых, равномерная нагрузка;
  • во-вторых, возможность строить из тяжелых материалов (кирпичей, блоков);
  • в-третьих, не нужно учитывать уровень промерзания грунта.

Плитные опоры не следует возводить на слабых слоях.

Плитное основание

Цельная железобетонная плита отличается повышенным запасом прочности, высоким уровнем надежности и длительным периодом эксплуатации. Однако она требует повышенных трудовых и денежных затрат на ее сооружение. Плитный фундамент снижает воздействие массы здания на грунт и популярен на слабых почвах.

Уровень заглубления монолитной плиты из армированного бетона различный:

  • мелкозаглубленная плита закладывается на предварительно уплотненную гравийно-песчаную подушку на глубину 0,2–0,5 м;
  • расстояние от нулевой отметки до нижнего края глубокозаглубленной фундаментной плиты может достигать одного метра.

Принятие решения о глубине фундамента производится индивидуально, с учетом массы строения, особенностей почвы и климатических условий.

Расчет

Для правильного расчета нужно выяснить три главных критерия, о которых говорилось ранее:

  • как глубоко находятся подземные воды;
  • насколько промерзает грунт;
  • тип выбранного фундамента.

В зависимости от степени промерзания грунта

Его рассчитывают по специальной формуле h=√М*k. Особенно важно его правильно рассчитать для заглубленного ленточного типа основания, так как неправильно учтенные показатели могут негативно отразиться на постройке, например, разрушая его от движения грунта. В формуле М – это среднемесячная зимняя температура, k – коэффициент гранулометрического состояния почвы.

Читайте также: Расширение полезной площади: пристройка из пеноблоков

От уровня грунтовых вод

Разрушение основания из подземных вод или после таяния – самая частая ошибка строителей, которые не учли или неправильно рассчитали этот показатель. Обычно через 2-3 года на стенах от такого влияния появляются трещины.

Если при строительстве выявлены глинистые или слишком пучинистые почвы, под основание нужно сделать хорошую основу из песка.

Для определения уровня делают несколько скважин, главной из них будет та, которая находится внизу участка. После их выкапывания через сутки смотрят уровень воды, исходя из этого выбирают тип фундамента и уровень его закладки. Если имеются вблизи колодцы, то можно измерить в них уровень от зеркала воды до первого слоя, кроме земли – это будет уровень грунтовых вод.

От выбора типа фундамента

После составления расчетов по важным критериям можно определиться с типом основания и выбрать его для строительства:

  1. Если это плиточный фундамент, то обычно он заглубляется не более 50 см.
  2. Если это ленточный, столбчатый, то здесь нужно брать качественные стройматериалы и в зависимости от промерзания и уровня залегания воды строить на глубину от 45 см до 3 м и более.
  3. При свайном типе важно учитывать толщину и надежность пород, конструктивные особенности здания, тип его эксплуатации, его размеры и массу.

Как и чем определить глубину заложения

После того как сделаны расчеты по формуле глубины сезонного промерзания грунтов, можно в соответствии со СНиПом по таблице рассчитать уровень заложения фундамента.

Глубина закладки фундамента с учетом степени залегания подземных вод (Dw, в м) Скалистые, гравелистые, песок крупной фракции Песок мелкий или пылевой Супеси с текучестью IL<0 Супеси с текучестью IL>0 Глинистые, с заполнением глиной, суглинки с показателем IL≥0,25 Глинистые, с заполнение глиной, суглинки с показателем IL<0,25
Dw≤Df+2 Не зависят от показателя Df Не меньше расчетного показателя Df Не меньше расчетного показателя Df Не меньше расчетного показателя Df Не меньше расчетного показателя Df Не меньше расчетного показателя Df
Dw> Df+2 Не зависят от показателя Df Не зависят от показателя Df Не меньше расчетного показателя Df Не меньше расчетного показателя Df Не меньше расчетного показателя 0,5*Df

При неуверенности в правильности расчетов лучше у специалистов заказать геолого-разведочные работы, которые дадут объективную оценку для будущего возведения зданий или сооружений.

Глубина промерзания, методы определения

При определении глубины заложения подошвы фундамента важную роль играет правильное определение нормативной глубины промерзания для данного района строительства. Проектные организации, для облегчения расчётов, пользуются картой с нанесёнными изотермическими линиями или таблицей, в которой указаны значения нормируемой глубины промерзания для крупных городов, регионов России.

dн=√M*d0

  • dн — нормативная глубина промерзания;
  • М — сумма отрицательных среднемесячных температур за год которые узнайте из СНиП 23-01-99 таблица 3. В случае самостоятельного расчёта получите эти данные на местной метеостанции за последние 5 лет наблюдений, выберите холодный год;
  • d – эмпирический коэффициент, зависящий от типа и вида грунтов, находящихся в зоне промерзания, определяемый из таблицы.
Тип грунта Коэффициент
Глинистые и суглинки 0.23 м
Супеси, пески с включением пылевидных частиц 0.28 м
Крупный, чистый песок с вкраплениями гравия 0.3 м
Крупнообломочные и скальные 0.34 м

Расчётная глубина залегания подошвы ленточного фундамента определяется умножением нормативного значения на коэффициент 1.1.

Изотермические линии нормативной глубины промерзания по Европейской территории России и Западной Сибири.
Изотермические линии нормативной глубины промерзания по Европейской территории России и Западной Сибири.
df = dн*к

  • df – расчётная отметка заложения;
  • dн — нормативная глубина, определяемая выше по формуле 5.3;
  • к — понижающий коэффициент, определяемый по таблице 5.2 СП 22.13330.2016.

Например: по Московской области нормируемая глубина сезонного промерзания на площадке с супесными грунтами, пылевидными песками равна 1.34 метра. При строительстве дома из кирпича с отапливаемым подвалом, температурой в холодные месяцы 20 градусов понижающий коэффициент =0.4. Расчётный уровень заложения: 1.34*0.4=0.56 м. Подошва фундамента будет на отметке -0.76 м.

Коэффициенты для определения расчётной глубины промерзания для отапливаемых зданий.
Коэффициенты для определения расчётной глубины промерзания для отапливаемых зданий.

Нормативные уровни промерзания берутся по пиковой нагрузке от максимально низких температур за 5—10 лет наблюдений. Поэтому, во время проектирования следуйте рекомендациям СП, чтобы гарантировать сроки эксплуатации строения.

Предлагаем ознакомиться Есть ли у пчел мозг

Коэффициент, учитывающий влияние теплового режима сооружения

Mt – коэффициент, который рассчитывается при определении глубины промерзания с учетом теплового режима сооружения. По формуле, расчет уровня промерзания определяется:

H = mtHH, где:

mt – коэффициент влияния теплового режима здания на промерзание почвы у наружных стен;

HH – нормативная глубина промерзания.

влияние теплового режима

Если под предполагаемым фундаментом есть пылевые, мелкие пески или супеси, то глубину нужно увеличить на 1/5.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий
Adblock
detector