Как промерзание грунта влияет на глубину заложения фундамента.

  Ленточный фундамент – это монолитная железобетонная лента. Она способна выдерживать большие нагрузки при небольших затратах на возведение. Поэтому такой тип фундамента является самым популярным в строительстве частных домов. Но, к сожалению, не все знают, что надежность такого фундамента во многом зависит от его глубины заложения в грунт.

Тип грунта и его влияние на закладку

Основные виды грунта, на которых ведется строительство:

  • Скальный – самый надежный и прочный. Ему не грозит размывание и проседание. Промерзание не увеличивает его объем. Основание сооружений на скальном грунте проводится на его поверхности.
  • Крупнообломочный – несцементированная порода с содержанием песка. Подразделяется на щебенистый и гравийный с содержанием частиц с фракцией более 10 и 2 мм соответственно. Устойчивость грунта к сжиманию позволяет проводить заглубление основания до 0,5 м.
  • Песчаный – подразделяется на пылеватый, мелкий, средний и крупный, а также гравелистый. Пылеватый и мелкий проблематичные для строительства виды грунта, подвергающиеся морозному пучению. Средний, крупный и гравелистый – неплохая фундаментная основа. Заглубление основания рекомендовано до 1 м.
  • Супесь и суглинок – имеют свойства песка и глины соответственно, но в значительно меньшей степени. Содержание глины в грунте от 10 до 30% относит его к суглинку, более низкое содержание глины в грунте относит его к супеси. Все грунты, содержащие глину, подвержены осадке под нагрузкой от фундамента в течение нескольких сезонов, а также пучению. Поэтому заглубление должно быть ниже уровня промерзания, ориентировочно от 1,5 до 2 м.
  • Глинистый – связанный, во влажном состоянии пластичный. Закладка фундамента в него должна производиться с особой тщательностью, так как он сильно подвержен пучению, размывается и значительно оседает. Заглубление проводится на всю глубину промерзания грунта.
  • Лессовидный – пористый, с высокой степенью поглощения влаги, значительно проседает. Основание на сваях будет оптимальным вариантом для лессовидного грунта. В противном случае необходимо утрамбовывать почву на глубину до 2 м.
  • Торфяной – имеет волокнисто-пористую структуру, несущая способность очень слабая. Усадка длится продолжительное время. При строительстве грунт либо заменяют, либо используют свайный фундамент.

Ключевые моменты

  • Фундамент должен иметь опорой грунт, обеспечивающий достаточную несущую способность;
  • В некоторых типах грунта (например, глинистом), фундамент должен разделять слои, где вероятны сезонные движения, побуждаемые влажностью и другими причинами. А также «прорезать» те слои грунта, которые движутся при замерзании;
  • Ленточный фундамент нельзя опирать на почвы, несущая способность которых утрачивается с увеличением влажности грунта.

Причин от чего зависит глубина ленты, несколько. Есть вероятность, что после выполнения расчётов, от «ленточки» придётся отказаться, в пользу другой конструкции, например плиты. Для компетентного расчёта, вначале надо знать структуру грунта, показатель уровня внутрипочвенных вод и глубину промерзания. Без этого, никуда.

Если на участке однородная почва, это уже хорошо. Значит, фундамент будет равномерно осаживаться и не треснет.

Факторы, влияющие на глубину заложения ленточных фундаментов

Наверное, стоит начать с того, что сами ленточные фундаменты делятся на три основных типа:

  • Незаглубленные;
  • Мелкозаглубленные;
  • Заглубленные;

Каждый из этих типов закладывается на определенную глубину, которая зависит от нескольких основных факторов:

  • Глубина промерзания грунта;
  • Тип грунта;
  • Уровень грунтовых вод;

Стоит отметить, что глубина заложения ленточного фундамента — это расстояние от поверхности грунта до подошвы фундамента, а не та глубина, на которую копается траншея. В траншее, помимо фундамента может присутствовать подушка.

Теперь давайте разберемся, как эти факторы влияют на каждый тип ленточного фундамента в отдельности.

Читайте также:  Как сделать подпорную стенку своими руками

Глубина заложения и ее влияние на постройку

Перед тем как определить глубину заложения фундамента, нужно понять, зачем вообще это делается.

А делать это надо из-за чрезвычайно серьезного влияния и особенностей фундаментных конструкций, которое они оказывают на будущее здание.

Как мы все знаем, именно от фундамента зависит, что станет с постройкой в дальнейшем. Под постройку фундамент подбирают отдельно, и он должен отвечать ее особенностям.

Легкий дом, например, деревянный, состоящий из обычного бруса, клееного бруса и т.д. устоит и на легком фундаменте. Однако установи мы тяжелый двухэтажный кирпичный дом на тот же легкий фундамент, и нас ждет масса проблем в будущем. Причем проблем серьезных, вплоть до разрушения.

Глубина же фундамента определяется очень тщательно. На ее расчет пускают массу усилий, а все потому, что от нее зависит, каким должно быть будущее строение, сколько оно простоит и т.д.

Плохо осуществленный расчет глубины – большой риск. Неправильное заглубление рано или поздно даст о себе знать. Образовавшиеся проблемы могут быть незначительными, но только поначалу.

Со временем здание рискует просесть, из-за неравномерной просадки фундамент рано или поздно треснет. Что делать в такой ситуации? Только ремонтироваться и надеяться на лучшее.

Впрочем, еще более неудачный расчет иногда приводит к серьезной просадке дома по всему периметру, выдавливанию углов, смещению центральных осей и т.д. Вот почему очень важно рассчитать этот параметр правильно.

к оглавлению ↑

Основные параметры ленты

В железобетонном монолите с годами могут появиться трещины, если на этапе строительства фундамент был заложен недостаточно глубоко. Габариты ленты определяются с учетом особенностей почвенных масс на застраиваемой территории.

Связь между геологическими характеристиками грунта и глубиной ленты отражена в таблице ниже:

Подземная часть основания, м Уровень промерзания
непучинистая почва, м среднепучинистая почва, м
0,50 до 2,0 до 1,0
0,75 2,0 – 3,0 1,0-1,5
1,00 более 3,0 1,5-2,0

Высота бетонного перекрытия

Это расчетная величина, которая находится в прямой зависимости от степени пучения почвенных масс, залегания подземных вод и массивности сооружения.

Как правило, траншею для железобетонной ленты роют на глубине 0,2 – 0,3 м ниже уровня промерзания земли. Цоколь, выступающий над землей, не должен быть больше подземной части основания.

Основные параметры ленты

Подробнее о высоте ленточного фундамента читайте в этой статье.

Ширина

Не менее значимый параметр – ширина ленты. Для расчета инженеру необходимо знать сопротивление почвенных масс, а также вес и габариты здания.

Грамотно рассчитав ширину ленты, мастер обеспечит равномерное распределение давления на грунт под сооружением.

Базой для вычислений будут служить результаты геодезических, геологических и гидрометеорологических изысканий. Если у застройщика нет возможности заказать такую услугу, он может ориентироваться на справочную информацию для своего региона.

РАЗДЕЛ III: Расчет свайного фундамента

3.1. Выбор длины, сечения свай, глубины заложения и толщины плиты свайного ростверка.

Свайный фундамент состоит из свай и ростверка. Применяют их при слабых грунтах или вследствие технико-экономических преимуществ.

Свая – стержень, погруженный в готовом виде в грунт или изготовленный непосредственно в скважине в грунтовом массиве.

Ростверком называется балка или плита, объединяющая группу свай в единый фундамент. Расчет свайных фундаментов производится по двум группам предельных состояний:

─ по первой группе – расчет несущей способности сваи и проверка прочности свай и ростверков;

РАЗДЕЛ III: Расчет свайного фундамента

─ по второй группе – расчет по деформациям свайных фундаментов.

Тип свай, их длина, размер поперечного сечения назначаются исходя из конкретных инженерно-геологических условий строительной площадки.

При назначении глубины заложения подошвы свайного фундамента необходимо учитывать вид и состояние грунтов строительной площадки, положение уровня грунтовых вод, конструктивные особенности сооружения.

Глубина заложения свайного ростверка в непучинистых грунтах назначается независимо от глубины промерзания (не менее 0,5 м от поверхности планировки), в пучинистых грунтах – ниже расчетной глубины промерзания не менее чем на 0,25м.

Читайте также:  Армирование ленточного фундамента: технология и основные правила

В промышленных и гражданских зданиях обрез ростверка принимается на 15….20 см ниже уровня отметки пола. Толщина ростверка должна быть не менее 40 см. Окончательная его толщина определяется проверочным расчетом на изгиб или на продавливание головами свай. Величина заделки головы железобетонной сваи в ростверке составляет:

а) при отсутствии горизонтальных нагрузок на фундамент – не менее 5…10 см. При этом заделка выпусков арматуры в ростверк необязательна;

б) при наличии горизонтальных нагрузок на фундамент – не менее поперечного сечения сваи или на 5…10 см с обязательным выпуском в ростверк арматуры периодического профиля на длину 25 ее диаметров.

В работе примем сечение сваи 30 х 30 см. Длина сваи определяется глубиной залегания слоя грунта и отметкой заложения подошвы ростверка. Рабочую длину сваи примем ℓр = 6 м. Нижний конец сваи рекомендуется заглублять в несущий слой грунта на 1 – 1,5 м.

3.2. Определение расчетного сопротивления сваи, количества свай и расчет условия соответствия фактической нагрузки на сваю с расчетным сопротивлением сваи.

РАЗДЕЛ III: Расчет свайного фундамента

Расчетное сопротивление сваи (допустимая нагрузка на сваю) определяется по прочности материала и прочности грунта. Для дальнейших расчетов принимается меньшее полученное, как правило, значение. Расчета висячих свай по материалу не требуется, т.к. его результат обычно больше, чем по грунту. Расчетное сопротивление висячей сваи по грунту определяем по формуле:

где gс – коэффициент условий работы сваи, gс = 1;

gк – коэффициент надежности по грунту, gк = 1,4;

R= 1143,8 кПа – расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи,(табл.6)

А= 0,09 м² – площадь поперечного сечения сваи;

U = 1,2 м – наружный периметр сваи;

h<sub>i</sub> — толщина i-того слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи, h<sub>i</sub> = 2м (толщину грунта, прорезаемую сваей, разбиваем на слои толщиной по 2 м);

ƒi – расчетное сопротивление i –го слоя грунта основания по боковой поверхности сваи, кПа. (табл.7)

Определим среднюю глубину заложения слоя Zi :

РАЗДЕЛ III: Расчет свайного фундамента

Z1 =3,5м и ƒ1 = 15кПа;

Z2 = 5,5 м и ƒ2 = 17,5кПа;

Z3 = 6,95 м и ƒ3 = 18,35кПа;

Z 4 =7,75м и ƒ4 =18,5кПа;

gсR , gсƒ – коэффициенты условий работы под нижним концом и по боковой поверхности сваи, зависящие от способа погружения свай (для свай, погружаемых забивкой gсR = gсƒ = 1).

Глубина погружения: 1,5 + 6 + 0,25 = 7,75м. Для такой глубины погружения, с помощью метода интерполяции, принимаем расчётное сопротивление грунта под нижним концом сваи равным R = 1143,8кПа (по табл. 6).

В качестве примера на рис.4 дана схема для определения расчетного сопротивления сваи.

Рис.4 Расчетная схема ( значения даны в сантиметрах).

Таблица 6. Расчетные сопротивления R

РАЗДЕЛ III: Расчет свайного фундамента

Примечания: 1. в случаях, когда значения R указаны дробью, числитель относится к пескам, знаменатель – к пылевато-глинистым грунтам.

2. Для плотных песков значения R увеличиваются на 60%, но не более, чем до R = 20 МПа.

Результаты интерполяции запишем в таблицу 6.1:

Глубина промерзания грунтов.

Глубину промерзания грунтов  можно  взять из схематической карты нормативных глубин промерзания, а более точно получить не сложным расчётом.

Насколько  важно  значение глубины промерзания? Выталкивающие силы в пучинистых грунтах, при промерзании, могут достигать 10-15 т на один квадратный метр, часто превышая вес здания (рис. 1)     Действуя снизу- вверх они поднимают фундамент, а иногда и разрывают его конструкцию  на части. При глубине промерзания 1-1,5 м подъёмная деформация почвы достигает 10-15см. Пренебрегать такой динамикой  нельзя.

Обводненность и переслой

Расчетный срок эксплуатации жилых построек не может быть менее 40 лет. С другой стороны, домом по земле не лупят и на угол его не ставят. Хрестоматийный в сопромате пример: тягач с нагруженным 40-футовым контейнером на прицепе создает удельное давление на опорную поверхность прим. в 3 раза большее, чем танк. Грациозная девушка на каблуках-шпильках – прим. в 10 раз большее. Девушка на шпильках пройдет по утоптанной земле, и никому в голову не взбредет облагать милых дам налогом на пешее хождение, разве что законченному параноику. Впрочем, адепты трансгендерного спорта, возможно, и сюда доберутся, денежки же. Но это к слову. С фур берут дорожный налог за усиленный износ покрытия, а танкам на трассу в мирное время нельзя и кончик пушки высовывать, потому как известно, во что они превратят дорогу.

Читайте также:  Опалубка для возведения стен: пошаговая инструкция +фото и видео

К чему это? К тому, что в строительстве важна устойчивость грунта, т.е. стабильность его R в долгосрочной перспективе. Абсолютно устойчивы только скальные монолиты в сейсмически безопасных регионах. А устойчивость обычных под постройками грунтов определяется, во-первых, их гранулометрическим составом (см. далее) и степенью обводненности. R насыщенного влагой грунта падает в разы. Поэтому самостоятельные геологические изыскания на месте (также см. далее) нужно производить где-то в середине весны, или, в бесснежных местах, спустя 1-2 недели после годового пика осадков.

В то же время исследуется и стратиграфия грунта, т.е. характер его расслоения. Совершенно однородных грунтов не бывает. Ставить фундамент на первый от поверхности несущий слой не всегда возможно, т.к. он может располагаться выше НГП, а следующий в глубину слой надежного грунта может оказаться слишком тонким. Под фундаментом всегда образуется «земляная пятка», что-то вроде невидимого валика необратимо уплотненного грунта, неразрывно связанного с пятой фундамента. Если мощности (толщины) несущего слоя не хватит на «земляную пятку», основание постройки в этом месте просядет, и пойдет(пойдут) те самые аварийные трещины. Если же УГВ достигнет несущего слоя, то со временем фундамент будет подмыт.

Необходимая мощность несущего слоя определяется шириной фундаментной ленты. Но она, в свою очередь, рассчитывается по несущей способности грунта, весовой нагрузке от здания и параметрам прочности его конструкции. Поэтому точный расчет общей несущей способности данного слоя грунта требует основательных специальных познаний, сложен и трудоемок. Если у вас нет возможности «заказать геологию» для стройки, то по результатам самостоятельных изысканий нужно выбирать несущий слой, для которого соблюдаются условия (см. рис.) D>(3-5)B для временных/сезонных построек и D>(5-7)B для капитальных; T > 1,25B. УГВ при этом не должен подходить к нижнему горизонту (краю) несущего слоя ближе 0,6 м.

Устойчивость фундамента здания в зависимости от стратиграфии грунта

Примечание: о выборе несущего слоя грунта и по нему типа основания здания см. также видео:

Незаглубленный ленточный фундамент

Незаглубленный ленточный фундамент применяется в строительстве частных домов крайне редко, потому что он является очень слабой опорой для будущего строения. Как правило, он весь располагается поверх грунта, а внутри находится только лишь песчаная, либо песчано-гравийная подушка.

Много писать о незаглубленном ленточном фундаменте я не буду, тем более ему уже была посвящена целая статья ранее. Да и вообще, само понятие глубины заложения у такого фундамента отсутствует.

Правила выбора глубины заложения фундамента

В этом разделе статьи мы рассмотрим ряд рекомендаций, касающихся наиболее распространённых видов фундаментных оснований под различные типы строений.

Подошва фундаментов ленточного типа под 2-х этажную кирпичную постройку должна располагаться выше среднего значения ГПГ для данной местности.

При обустройстве свайных оснований обязателен учёт глубины залегания твёрдых почвенных пластов, обеспечивающих надежную опору для всего здания в целом.

Что касается других типов фундаментных оснований (в том числе – и мелкозаглублённых), то предъявляемые к ним требования имеют свои особенности, связанные с характером почвы в месте проведения земляных работ.

Видео: Пучинистые грунты

Мелкозаглублённое основание в обычных (рядовых) условиях может быть сделано из цельной ж/б плиты, толщина которой выбирается согласно расчётным данным. Перед обустройством такого фундамента не нужно забывать об обязательной трамбовке почвы в месте его укладки, а также о специальной подушке на основе песка.