Глубина заложения фундамента: аудит значимости влияющих факторов

Во время проектирования основы для дома застройщик сталкивается с разными дилеммами — лента или плита, монолит или ФБС, песок или щебень – на все эти вопросы нужно дать ответ. Не последнюю роль играет глубина заложения фундамента. Если она будет недостаточной, даже самая качественная основа может деформироваться, после чего можно ожидать разрушение всего здания.

Некоторые строители рассчитывают эту величину, учитывая только почву на участке, точнее, ее уровень промерзания. Да, это, может быть, самый важный критерий. Но, кроме него, есть еще ряд других вопросов. Для того, чтобы точно знать, на какую глубину копать фундамент под тот или иной дом, нужно учитывать множество факторов. Впрочем, обо всем по порядку.

Факторы, влияющие на глубину заложения фундаментов

Перед началом строительства сооружения сделайте проект на основе которого будут проводиться строительно-монтажные работы, подключение к существующим сетям коммуникаций. На основании этого документа, после оформления, сбора подписей у контролирующих организаций, выдаётся разрешение на строительство.
Важно! Не начинайте работы до получения разрешения на индивидуальное строительство.

Проектирование ленточного фундамента, определение его заглубления производится с учётом влияния следующих факторов:

1. Глубина сезонного промерзания ниже лежащих грунтов.
2. Уровень грунтовых, паводковых вод.
3. Состав и залегание грунтов, их свойства, несущая способность.
4. Класс ответственности, долговечности, капитальности сооружения.
5. Нагрузки, передающиеся на ленточный фундамент от веса здания.
6. Близко расположенные застройки.
7. Сейсмичность района.
8. Экологические и санитарные требования.
9. Экономическая целесообразность при выборе вариантов.

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.

Нормативную глубину промерзания в районе строительства ленточного фундамента можно посчитать самостоятельно по эмпирической формуле (5.3 СП 22.13330.2016) справедливой для районов с промерзанием <2.5 м:

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;
• d0 – эмпирический коэффициент, зависящий от типа и вида грунтов, находящихся в зоне промерзания, определяемый из таблицы.

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.

Выборка из таблицы нормативной глубины промерзания грунтов по Европейской части России

Для домов с тёплым подвалом или утеплённым полом расчетная отметка заложения определяется с учётом температуры в помещениях, примыкающих к фундаменту во время отрицательных наружных температур по формуле (5.4 СП 22.13330.2016):

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.

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.

Что это такое?

Глубина заложения фундамента представляет собой расстояние от подошвы до поверхности земли.

По сути, это высота его поземной части, определяющая место расположения опорной площадки и площадь боковых, заглубленных фундаментных стенок.

Изменяя глубину заложения, можно решать такие задачи:

1. Повышение устойчивости сооружения за счет увеличения площади подземной части с боковой опорой на грунт.
2. Повышение несущей способности за счет увеличения размеров основания.
3. Оптимальное расположение площадки контакта фундамента с грунтом, что дает возможность устанавливать подошву на наиболее прочный и стабильный пласт.

Правила определения данного параметра установлены нормативными документами: СНиП 2.02.01-83 и СП 22.13330.2011.

Грунтовые воды

Уровень положения грунтовых вод напрямую влияет на заложение проектируемого фундамента и состояние грунта. Определить уровень грунтовых вод возможно такими способами:

• получить данные по гидрогеологическим изысканиям в районе участка у отдела архитектуры;
• пробурить шурф самостоятельно;
• узнать у соседей, построившихся ранее на прилегающем участке.

Уровень грунтовых вод носит сезонный характер, поэтому расчёт ведётся по максимальному значению в пиковый, весенний период (СНиП 22.13330.2016). В зависимости от положения грунтовых и паводковых вод, глубины естественного промерзания изменяется нормируемое заложение подошвы основания.

Когда пиковый подъём грунтовых вод превышает глубину промерзания, рекомендуется возводить мелко заглублённый ленточный фундамент с применением технологий по укреплению основания, дренажа.

Плотность грунта

При расчете глубины заложения формула меняется в зависимости от плотности грунта. Проектировщикам известно, что встречается каменистая, песчаная, глиняная поверхность. Порой она однородна либо смешанная. Строителям приходится работать на супеси, щебне, суглинке.

Производить закладку без точного расчета не представляется возможным.

Чтобы максимально обезопасить конструкцию, рекомендуется уточнять данные по залеганию твердой почвы. В отдельных случаях показатель составляет 2.5 метра, средний параметр 0.8 метров.

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.

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.

Когда изменяется ступенчато?

При строительстве дома на участке с уклоном, необходимо ступенчатое изменение глубины заложения фундамента. В таких случаях используются конструкции ленточного и столбчатого типа.

Наибольшей надежностью обладает бетонная лента. Этот тип фундамента можно сооружать на склонах с наклоном до 28-35 градусов.

Суть ступенчатого фундамента заключается в том, что нижняя стена является подпорной стеной и имеет повышенную глубину заложения.

Схема его выглядит следующим образом: вначале, готовится траншея для верхней стене с глубиной, равной расчетной глубине.

Под нижнюю, подпорную стену роется траншея такой же глубины, но опалубка поднимается на такую высоту, чтобы ее верхняя граница находилась строго в одной горизонтальной плоскости с верхним срезом опалубки верхней стенки.

После заливки с внешней стороны нижней стены насыпается опорный откос, а потому фактическое заглубление нижней стены будет равно глубине заложения верхней стены плюс высота, компенсирующая уклон.

Боковая стена рассматриваемого ленточного фундамента имеет ступенчатую конструкцию. Вся ее длина условно делится на участки примерно по 2 м. На каждом участке формируется горизонтальное дно траншеи. Отправная точка – заглубление верхней стены.

Строение боковой стены фундамента на склоне можно пояснить на примере. Например, строится дом шириной 6 м на склоне с уклоном 15 градусов. Условно выделяем 3 ступени боковой стены длиной по 2 м.

Ступеньки должны компенсировать уклон, причем подошва на каждой из них должна быть строго горизонтальна. Начальная точка расположена на верхней, а конечная – на нижней стене, где глубина заложения фундамента составляет 0,8 м.

Однако за счет уклона конечная точка располагается ниже верхней на 6хsin15=1,55 м. Высота каждой ступени составит 1,55:3=0,53 см.

Верхняя ступень в начальной точке будет иметь заглубление 0,8 м, а в конечной – 0,8-2sin15=0,28 м. Нижняя ступень: в конечной точке – 0,8 м, а в начальной – 0,8+sin15=1,32 м. Аналогичную величину имеет и средняя ступень.

Фундаменты глубокого заложения

При строительстве зданий 1 и 2 категорий применяют фундаменты глубокого заложения, ниже глубины промерзания. Это обеспечивает их нормируемую долговечность (>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.