Как выполнить расчет глубины заложения фундамента с учетом различных факторов

Виды и строение фундаментов.

Ошибочно мнение, что чем ниже глубина заложение фундамента в подверженных пучению почвах, тем  надёжным он является и обеспечивает строению высокую устойчивость. Да,  он лежит ниже границы промерзания и выталкивающие силы   на него не действуют, но касательные силы запросто подымут всю конструкцию фундамента заодно с промёрзшей почвой. Эти силы  разорвут его, образовав верхнюю и нижнюю части, особенно если строение лёгкое и фундамент не монолитный и без армирующего каркаса. Что бы этого не произошло, фундамент следует закладывать ниже  глубины промерзания грунта с уширенной подошвой в виде анкера. Для большей жёсткости в тело фундамента закладывают каркас из арматуры. Если фундамент из камней или кирпича и без арматуры, то тогда его делают в виде трапеции с суженными телом фундамента вверху. Такая конфигурация, с  обязательно сглаженной поверхностью, не подвергается действию выталкивающих сил в пучинистых почвах, (рис. 2). Для снижения действия касательных сил используют скользящие материалы, которыми покрывают стенки фундамента, например полиэтиленовая плёнка, битум.

Если грунт неподвижен, т.е. не подвержен пучению, в малоэтажном  строительстве целесообразно применять простейшие фундаменты на песчаной подушке, (рис. 3).  В таких конструкциях  верхнюю часть можно выполнять  из  неорганического материала — щебень, бетон, кирпич, камень,  а нижняя, основание, из  крупнозернистого песка. Фундаменты такого типа довольно надёжны и долговечны при условии, что  будут защищены от  дождевых и паводковых вод. Их можно применять для любых типов  зданий малой этажности и  с любой глубиной промерзания грунтов. Уровень грунтовых вод (УГВ) должен быть не выше границы промерзания грунта. Если  вода поднимется выше этой отметки, то грунт станет пучинным, а фундамент подвижным, что повлечёт за собой разрушение целостности стен строения.

В грунтах, подверженных пучению, фундаменты проектируют с учётом действия выталкивающих касательных сил морозного пучения. На (рис.  2)   приведены виды конструкций, которые делать можно в грунтах с неглубоким  промерзанием  и при отсутствии  воды в траншеях и ямах в момент выполнения  работ.

Для конструкций с глубиной заложения фундамента  более 1 м применение ленточного вида (если конечно не строите подвальную часть) экономически не выгодно. Здесь рекомендуется применять столбы фундамента из  монолитного железобетона, металлических  или  асбестоцементных   труб, (рис. 4). Если в яме отсутствует грунтовая вода, то на дно укладывают  монолитный бетон в виде плиты непосредственно перед установкой столбов, при этом концы столбов должны иметь выпуски арматуры, которые будут утапливаться в бетон. Если УГВ выше  нижней части  фундамента, то его монтаж выполняют столбами, которые заранее  изготовлены  вместе с  плитой опоры, рисунок 5.

Уровень грунтовой воды определить можно так: рядом с местом строительства осенью или в начале зимы бурят скважину и по глубине стоящей  воды определяют УГВ.

Необходимо обращать внимание и на устойчивость грунта, его сопротивление продавливанию. В малоэтажном строительстве просадка ленточного фундамента посредством  действия  нагрузок от здания явление редкое, т.к

опорная площадь конструкции фундамента  намного  больше расчетной. Если же здание возводят на слабых неустойчивых грунтах (подверженных просадке от собственного веса или веса строительной конструкции при повышении влажности – лёссы, глина, некоторые виды супеси, глинистые насыпные грунты, промышленные отходы, отложения пепла и т.д.)  или используют столбы фундамента в зданиях с тяжелыми стенами, то рекомендуется площадь соприкосновения подошвы  с грунтом в местах сосредоточения нагрузок   проверить расчетом. При необходимости можно увеличить площадь подошвы фундамента, уширить его, а в столбчатых  еще и сократить расстояние между столбами.

Определение глубины фундамента под дом

Если еще недавно большинство индивидуальных застройщиков стремилось к возведению загородных домов, в проекте которых обязательно должен был быть либо подземный гараж, либо подвал (что уже само по себе требовало большого заглубления фундамента), то сегодня переплачивать за такое удовольствие 15-20 тыс. $ мало кому хочется. Допустим, что с большой высотой фундамента над землей можно смириться – все-таки уже часть надземной постройки, а вот зарывать деньги в землю не всегда хочется. Поэтому в большинстве случаев все сводится к заглублению фундамента на достаточную минимальную глубину. От чего она зависит?

Ленточный фундамент

Существует два вида фундаментов: мелкозаглубленный и глубозаглубленный.

Ленточный монолитный фундамент мелкого заложения

Траншея под данный тип фундамента может быть заглублена всего на 40 см

Глубина такого основания может колебаться от 40 см до 150 см. Какой глубины нужно копать траншеи определают несколько факторов:

• Несущая способность грунта;
• Глубина промерзания почвы;
• Уровень грунтовых вод.

Оптимальная ширина монолитной ленты должна быть от 40 см до 60 см. До того, как начать копать траншеи, нужно учесть в планируемой глубине заложения фундамента толщину песчаной или песчано-щебёночной подушки. Подсыпающий слой должен быть ниже уровня промерзания почвы.

Мелкозаглубленный ленточный фундамент из сборного железобетона

Траншея, готовая к укладке материала

Требования к условиям устройства малозаглубленного основания такие же, как и к монолитной ленте. Песчаная и щебёночная подушка должна находиться ниже промерзания грунта. Если есть возможность приобрести на заводе железобетонных конструкций некондиционные балки, колонны или ригели по сниженной цене, то они отлично подойдут для такого фундамента.

Как правило, сборные железобетонные конструкции, предназначенные для промышленных объектов, обладают насыщенной арматурой и рассчитаны на большие нагрузки на сжатие и на изгиб. Выбирают конструкции с поперечным сечением 40х40 см, длиной 6-12 метров. Они прекрасно послужат в качестве фундаментных элементов.

Ленточный монолитный фундамент глубокого заложения

Котлован под основание глубокого заложения может быть глубиной до нескольких метров

Ленточный фундамент глубокого заложения делают на слабых грунтах и при устройстве подвального помещения или подземного гаража. Какой глубины копать котлован под основание дома, зависит от высоты подвала, качества грунтов и от веса верхней части дома.

Например, для многоэтажного дома из кирпича или из сборного железобетона котлован делают глубиной от 4-х метров и более. Ширина ленты обычно составляет 40 см. Расчёт глубины основания дома учитывает высоту подстилающего слоя из песка и щебня.

Если основание подвала находится ниже уровня грунтовых вод, то должна быть выполнена качественная гидроизоляция стен и пола подземных помещений. Какой изоляционный материал применять, предусматривается проектом.

Ленточный фундамент глубокого заложения из сборного железобетона

По тем же параметрам, что и у монолитного фундамента, определают, какую делать глубину заложения основания дома при использовании ленты. Какой должна быть ширина верхней части фундамента, определают инженеры-проектировщики. Самая применяемая ширина фундаментных сборных блоков составляет от 0,4 до 0,6 метра.

Бутобетонный фундамент

Ленточный бутобетонный фундамент обладает не меньшей прочностью, чем ленточный железобетон. Бутовые камни размером около 30 см и больше укладывают очень плотно. Чем плотней будут прилегать бутовые камни друг к другу, тем меньше потребуется бетонной смеси для их скрепления. Глубину заложения бутобетона рассчитывают также, как и для монолитного железобетона.

Популярные мифы о глубине заложения

Следуя элементарной логике, можно прийти к примерно такому выводу: чем глубже заложишь фундамент, тем лучше он будет противостоять всевозможным воздействиям, и тем дольше прослужит. На практике ситуация обстоит иным образом. Далее вам предлагается ознакомиться с самыми популярными мифами о глубине заложения фундамента и узнать, как нужно делать правильно.

Глубже строишь – дольше служит

Стоит ли строить глубокий фундамент

Даже опытные труженики сферы строительства нередко заблуждаются, полагая, что внушительная глубина заложения при любых обстоятельствах является гарантией надежности и долговечности конструкции. В некоторых ситуациях это срабатывает, но не стоит думать, что большая глубина заложения основания будет являться 100%-м залогом высокой прочности опоры.

Фундамент глубокого заложения

На практике обязательно выполняется квалифицированный и довольно объемный расчет, предполагающий предварительное проведение инженерно-геологических исследований, определение типа почвы на участке, нахождение уровня прохождения грунтовых вод и т.д. Многое зависит и от конструктивных особенностей возводящегося здания (материал, число этажей, надстройки и т.п.). К примеру, к фундаменту для бани при прочих равных условиях будут предъявляться менее строгие требования, нежели к опоре, рассчитанной на использование в комплексе с жилым домом, но к определению оптимальной глубины заложения нужно одинаково ответственно и грамотно подходить в обоих случаях.

Полезный совет! Вышеперечисленные моменты интересным и понятным простому обывателю языком подробно изложены в книге «Не зарывайте фундаменты вглубь» под авторством В.С. Сажина. Рекомендуем к ознакомлению.

Иллюстрация к пособию

Файл для скачивания – В.С. Сажин «Не зарывайте фундаменты вглубь». Расчеты, таблицы, конструкция фундаментов, правила выбора опорных конструкций, правила армирования

Файл для скачивания – В.С. Сажин «Не зарывайте фундаменты вглубь»

Одна лишь глубина важна?

Как отмечалось, фундамент не во всех ситуациях должен быть заглубленным, даже если строительство ведется на не самом спокойном грунте – существуют строительные технологии, позволяющие увеличить твердость и плотность практически любой почвы. Ввиду этого, если запланировано строительство компактной частной бани, а не огромного жилого дома, в «закапывании денег в землю» не будет никакого смысла.

Небольшой бане не нужен фундамент глубокого заложения

Наряду с этим, должны учитываться характерные особенности строительной площадки. К примеру, распространенной проблемой является высокое прохождение грунтовых вод. В случае возведения бани, этот вопрос можно решить посредством обустройства эффективного дренажа вокруг опорной конструкции, а не за счет заглубления фундамента.

Схема дренажа фундамента

План дренажа

Еще одной распространенной проблемой являются оползни. Наличие таковых может привести к катастрофическим последствиям в виде провисания, деформации и разрушения опорной конструкции. В данном случае целесообразнее будет заняться укреплением грунта, а не фундамента.

Укрепление и защита грунта

Укрепление грунта габионами

Укрепление грунта решеткой

Укрепление грунтов и стабилизация опасных склонов

К примеру, в случае с песчаными грунтами хорошо проявляет себя технология силикатизации, предполагающая обработку грунта вокруг опорной конструкции с помощью смеси, включающей равные доли воды и жидкого стекла. Увлажненный таким составом песок тщательно утрамбовывается. В результате грунт становится более прочным.

Принципиальная схема двухрастворной силикатизации оснований

Еще один эффективный способ предполагает использование специальных химических реагентов. В данном случае на строительной площадке пробуриваются небольшие скважины, через полученные углубления в землю вливаются смоляные составы, что приводит к эффективному упрочнению слабого грунта с минимальными финансовыми затратами.

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;
   • следующим вариантом можно применить слабый слой в виде несущего, но при этом подушку надо сделать более широкой или же использовать сваи;
   • при строительстве тяжелых зданий оптимально применить технологию уплотнения, закрепления грунта, и сделать плотные, большие подушки основания.
3. 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.

Общие положения

1.1.  Политика в отношении обработки персональных данных (далее — Политика) направлена на защиту прав и свобод физических лиц, персональные данные которых обрабатывает ООО «Подземный эксперт», далее именуемая в тексте  — Оператор.

1.2. Политика разработана в соответствии с п. 2 ч. 1 ст. 18.1 Федерального закона от 27 июля 2006 г. № 152-ФЗ «О персональных данных» (далее — ФЗ «О персональных данных»).

1.3. Политика содержит сведения, подлежащие раскрытию в соответствии с ч. 1 ст. 14 ФЗ «О персональных данных», и является общедоступным документом.

1.4. Политика устанавливает:

• цели обработки персональных данных;
• основания обработки персональных данных;
• категории субъектов персональных данных;
• сроки обработки и хранения персональных данных;
• передачу персональных данных третьим лицам;
• сведения об обработке и обеспечении безопасности персональных данных;
• права субъектов персональных данных.

1.5. Оператор ведет свою деятельность по адресу: 192102, г. Санкт-Петербург, Фучика улица, д.4, лит. К, помещение 16Н.

Определение глубины заложения фундамента

Общая оценка грунтовых условий площадки строительства.

По инженерно-геологическому разрезу площадка имеет спокойный рельеф с абсолютными отметками 140,25-141,5 м. Грунты имеют слоистое напластование с согласным залеганием пластов. Все они могут служить естественным основанием для фундаментов зданий.

Для рассматриваемого промышленного здания при устройстве фундаментов мелкого заложения несущим слоем может быть песок мелкий средней плотности, малой степени водонасыщения (слой 1).

При использовании свайных фундаментов в качестве несущего слоя рекомендуется использовать глину, пылеватую, полутвердую (слой 5). В этом случае свая будет работать по схеме свая висячая.

При инженерно-геологических изысканиях были обнаружены подземные воды. Они залегают на отметках 135,8 – 137,0 м (глубина залегания 4,5 – 4,8 м от поверхности) и не будут существенно влиять на устройство оснований и фундаментов здания.

Таблица 1

Основные сочетание нагрузок действующие на фундаменты здания

Проектирование фундамента мелкого заложения.

Расчет и конструирование фундамента мелкого заложения под колонну крайнего ряда.

Определение глубины заложения фундамента

Глубина заложения фундаментов d должна назначаться в зависимости от конструктивных решений подземной части здания (наличия подвалов, технического подполья, подземных коммуникаций и др.), инженерно-геологических условий строительной площадки, величины и характера нагрузок на основание, а также возможного пучения грунтов при промерзании и других факторов. Глубина заложения d исчисляется от поверхности планировки основания, а в некоторых случаях (для зданий с подвалом) от поверхности пола подвала или подполья.

В пучинистых грунтах для наружных и внутренних стен глубина заложения d обычно назначается не менее расчетной глубины промерзания df. К пучинистым грунтам относятся мелкие и пылеватые пески, супеси независимо от показателя текучести, а также суглинки и глины с показателем текучести Il≥0,25.

К непучинистым грунтам относятся крупнообломочные грунты с заполнителем (песок, гравий и д.р.) до 10%, пески гравелистые, крупные и средней крупности; пески мелкие и пылеватые при Sr≤0,6, а также пески мелкие и пылеватые, содержащие менее 15% по массе частиц мельче 0,05 мм. Глубина заложения фундаментов в таких грунтах не зависит от глубины промерзания в любых условиях. Минимальная глубина заложения d при этом приминается обычно не менее 0,5 м от спланированной поверхности.

Грунт, ИГЭ1-песок мелкий, средней плотности, малой степени водонасыщения, площадки строительства относится к непучинистым при промерзании, т.к. Sr = 0,43 < 0,6. Руководствуясь картой, приведенной на рис. 5.15 , определяем нормативную глубину сезонного промерзания dfn для г. Иркутск dfn = 2,2 м, тогда расчетная глубина промерзания составит (рис. 2).

где kh = 0,7 – коэффициент, учитывающий влияние теплового режима здания, принимаемый по .

Рис. 2. Схема к назначению глубины заложения подошвы фундамента:

DL – отметка планировки; FL – отметка заложения фундамента; 1 – насыпной грунт; 2 – расчетная глубина промерзания грунта; 3 – песок мелкий.

Принимаем глубину заложения фундамента d = 1,8 м по конструктивным требованиям; высота фундамента должна быть кратной 0,3 м .

Что такое глубина заложения фундамента

Перед началом планирования дома, вы должны решить, в каком месту участка хотите поставить дом. Если геологические исследования уже есть, учитывайте их результаты: чтобы меньше было проблем с фундаментом, имел он минимальную стоимость, желательно выбрать самый «сухой» участок: там, где грунтовые воды находятся как можно ниже.

Первым делом вы должны определиться с местом для дома на участке

Далее в выбранном месте проводят геологические исследования почвы. Для этого бурят шурфы на глубину от 10 до 40 метров: зависит от строения пластов и планируемой массы здания. Скважин делают как минимум, пять: в тех, точках, где планируются углы и посередине.

Средняя стоимость такого исследования — порядка 1000 $. Если стройка планируется масштабная, сумма не сильно отразится на бюджете (средняя стоимость дома 80-100 тыс. долларов), а уберечь может от многих проблем. Так что в этом случае заказывайте исследование у профессионалов. Если же поставить хотите небольшую постройку — небольшой дом, дачу, баню, беседку или площадку с мангалом, то вполне можно сделать исследования самостоятельно.

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:

d_f = k_hd_fn, где:

d_f – расчетная глубина;

k_h – 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;

d_fn – нормативная глубина.

Рассмотрим некоторые «ходовые» грунты

Глинистый (или суглинок)

Имеет нехорошую способность вспучиваться и выталкивать фундамент (при замерзании). Это критично, при высоком уровне почвенных вод. Поэтому глубина закладки ленты должна быть ниже пролегающего уровня вод. Тоже относится к суглинистым почвам (где % содержания глины составляет от 10 до 30). Здесь, более надёжным, станет вариант свайно-ленточного.

Песчаный (или супесь)

Лучше чем глинистый. Через крупно и среднезернистый, вода просачивается даже при высоком уровне залегания. Однако, если песок мелкозернистый или вообще пылевидный, то вода в нём всё-таки задерживается. В таком случае глубина закладки возрастает до отметки промерзания. Надо знать, постройка на песчаном грунте приводит к более глубокой усадке. А потому, высокий цоколь, вполне уместен. Тоже относится к глинисто-песчаным почвам, содержащим < 10% глины.

Хрящевой

Состоит из гравия, крупных камней, хряща

Здесь важно учесть нагрузку на фундамент и глубину почвенных вод, а вот уровень промерзания, не важен

Скальный

Такой грунт, идеален в плане надёжности от пучения и усадки. Достаточно снять неглубокий слой почвы. Если нет возможности заглубления, ленточный фундамент можно обустроить прямо на поверхности.

Расчет

Как уже говорилось, на расчет глубины заложения фундамента влияет сразу несколько критериев. Основные из них — следующие:

1. Уровень промерзания почвы.
2. Расположенность грунтовых вод.
3. Тип основания.

Эти три пункта влияют на определение глубины заложения фундамента больше всего. Поэтому в каждом случае расстояние от поверхности почвы до дна траншеи будет отличаться. Так, глубина фундамента для конкретного одноэтажного дома может как быть большой, так и практически отсутствовать. Чтобы было понятнее, рассмотрим по порядку вышеперечисленные критерии.

В зависимости от степени промерзания грунта

Этот фактор влияющий на глубину заложения любого фундамента часто упоминается в первую очередь. Если вы собрались выкапывать траншею для заглубленного фундамента, этот показатель должен быть известен вам в первую очередь. Залив ленту без учета глубины промерзания, можно уничтожить здание смещениями в грунте, вызванными превращением воды в лед.

Поговорим о том, как узнать, насколько промерзает грунт. Есть таблицы и карты с усредненным уровнем промерзания грунта в той или иной области. Если нужен точный показатель, нужно взять данные десятилетних исследований на ровной, не заснеженной площадке. Но обычно они отсутствуют.

Тогда примерную глубину можно рассчитать самому. Для этого нужно обратиться в ближайший гидрометцентр и узнать среднюю температуру за месяц. Если предоставят каждодневные данные, ее можно посчитать самому (сложить показатели и разделить на их количество). Затем из этой цифры извлекается корень квадратный, который умножается на коэффициент типа грунта (можно найти в интернете). Все, примерный уровень глубины промерзания у вас есть.

От уровня грунтовых вод

Вода — один из самых опасных врагов фундаментов. Основания возводятся, как правило, из бетона, будь то монолит или ФБС. При слишком высоком уровне грунтовых вод влага попадает в поры через подошву. С наступлением холодов вода замерзает и начинает разрушать бетон. В лучшем случае всё может закончиться трещинами, а в худшем здание просто рухнет.

Чтобы предотвратить это, принимаются необходимые меры: правильно устраивается подоснова (с использованием песка необходимой фракции), сооружается водоотвод и т.д. Кроме того, замерзая, влага пучит грунт. Поэтому, если под подошвой — мелкие или пылеватые пески, а грунтовые воды находятся на уровне выше двух метров, нужно строить только заглубленный фундамент.

Таким образом, выбор глубины заложения конкретного фундамента зависит и от грунтовых вод

Поэтому важно знать, где они находятся. Определить глубину залегания вод на участке на самом деле несложно. Нужно выбрать несколько точек на том месте, где Вы собрались строить дом. При этом одна из них должна находиться в нижней части площадки

На намеченных точках делаются скважины. Через сутки можно приступать к измерениям. Определять расположение подземных вод лучше всего весной, когда насыщенность влаги почвой максимальная

При этом одна из них должна находиться в нижней части площадки. На намеченных точках делаются скважины. Через сутки можно приступать к измерениям. Определять расположение подземных вод лучше всего весной, когда насыщенность влаги почвой максимальная.

Определить УГВ можно и с помощью колодца, расположенного в непосредственной близости от места строительства (если такой имеется). Дело в том, что источником для них служат именно грунтовые воды. Поэтому расстояние от поверхности почвы до зеркала воды является тем самым уровнем. Стоит помнить, что колодец должен быть максимально заполненным (то есть, не нужно проверять уровень после забора воды, особенно в большом количестве).

От выбора типа фундамента

Конечно, грунт решает очень многое. Но, кроме этого, глубина заложения фундамента зависит и от него самого. В данном случае речь идет о виде. О том, какая должна быть глубина залегания у конкретного фундамента, можно рассказать в нескольких словах:

1. Ленточное и столбчатое основания зависят от грунтовых вод и глубины промерзания почвы;
2. Глубина заложения свайного фундамента определяется с помощью его несущей способности;
3. Плитное основание заглубляется примерно на 40 — 50 см.