Глубина заложения фундамента: расчет, определение минимального значения для дома, также что это такое, от чего зависит залегание и когда изменяется ступенчато?

Содержание

1. Что это такое?
2. От чего зависит?
3. Промерзание грунта
4. Определение величины заглубления
5. Формула для расчета
6. Пример
7. Минимальные и максимальные значения
8. Когда изменяется ступенчато?
9. Свод правил
10. Полезное видео
11. Заключение

Глубина заложения для разных типов фундамента требует особого внимания. Именно она, являясь важнейшим параметром, во многом определяет надежность, устойчивость и долговечность всего сооружения.

Действующие строительные правила и нормативы определяют основной порядок выбора и методики расчетов. При проектировании дома важно выявить основные эксплуатационные факторы, и учесть степень их воздействия.

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.

От чего зависит?

Проектная глубина фундамента, в общем случае, зависит от геологических, гидрологических, климатических и конструктивных особенностей местности, участка и самого здания.

Наиболее значительное воздействие оказывают следующие факторы:

1. Назначение сооружения и особенности его эксплуатации.
2. Конструктивные факторы: размеры сооружения, тип фундамента, количество этажей, наличие подвала, расположение инженерных коммуникаций.
3. Нагрузка на фундамент, определяемая общим эксплуатационным весом сооружения, а также массой снежного накопления.
4. Свойства грунта: тип и структура, стабильность, пучинистость, увлажнение и т.п.
5. Глубина промерзания грунта.
6. Глубина залегания грунтовых вод.
7. Климатические факторы: степень ветровой нагрузки, сейсмичность, паводковые ситуации и т.д.
8. Рельеф участка.

Существуют общие правила определения глубины залегания фундамента, но каждый тип фундамента имеет и определенные нюансы. Различные способы используются для мелкозаглубленных и заглубленных фундаментов.

Промерзание грунта

Одним из важнейших воздействующих факторов считается глубина промерзания грунта. Дело в том, что при замерзании вода, находящаяся в почве, расширяется, увеличивая объем. В результате на фундамент начинает воздействовать дополнительная нагрузка со стороны грунта.

Если для боковых, упрочненных стенок она не столь опасна, т.к. гасится за счет высокой прочности конструкции, то снизу появляется сила, направленная на выталкивание опоры.

Величина такой нагрузки зависит от пучинистости грунта, т.е. степени его расширения при замерзании. Соответственно весной при оттаивании происходит обратный процесс. В результате ежегодных колебаний материал фундамента постепенно разрушается, снижая долговечность здания.

Указанные процессы, происходящие в зоне промерзания, требуют, чтобы фундаментная подошва на пучинистых почвах располагалась ниже уровня промерзания. В малопучинистых грунтах (песчаники, скалистые выходы и т.д.) воздействие менее значительны и можно использовать мелкозаглубленный фундамент.

Глубина промерзания грунта устанавливается по результатам многолетних наблюдений и различна для разных регионов страны. Она зависит от среднесуточной температуры и типа почвы.

Так в Московском регионе при среднесуточной температуре минус 10⁰C глубина промерзания составляет:

• глины и суглинки – 78 см;
• супесь и пылевой песок – 95 см;
• песок средней и крупной зернистости, гравелистый грунт – 1 м;
• грунты крупнообломочного типа – 1,16 м.

Усредненные данные по уровню промерзания грунта в разных регионах РФ приведены в СНиП 23-01-99 и СП 131.13330.2011. По ним составляется карта всей территории.

В процессе эксплуатации зданий может происходить изменение процесса промерзания за счет тепловых потоков.

Корректировка глубины промерзания производится по формуле: Н = m x Но, где:

• Но – нормативная (табличная) глубина промерзания,
• m – коэффициент влияния теплового режима сооружения, в т.ч. отопительных приборов.

Коэффициент колеблется в пределах 0,4-1,1.

Если табличные данные отсутствуют, то глубину промерзания можно рассчитать по формуле: Н = Hi√Mt, где:

• Hi – нормативная глубина промерзания определенного типа грунта,
• Mt – среднемесячная минусовая температура в зимний период.

Определение величины заглубления

При строительстве дома возникает вопрос: как определить глубину заложения? Для заглубленного фундамента существует следующее правило: она должна быть на 20-30 см больше глубины промерзания и на 50-60 см меньше глубины расположения подземных вод. На выбор величины параметра мало влияют конструкционные и эксплуатационные нагрузки.

По экономическим соображениям считается, что ленточный фундамент целесообразно возводить с глубиной заложения до 2,5 м. При больших значениях лучше использовать столбчатый или свайный тип.

Мелкозаглубленный фундамент имеет заглубление порядка 35-50% от глубины промерзания. Этот вариант характерен для монолитной плиты в любом грунте, а также ленточного или столбчатого фундамента при строительстве на малопучинистых грунтах.

Расчет глубины фундамента проводится с учетом нагрузок от сооружения и несущей способности грунта. Глубина промерзания также вносит свои коррективы, но путем практических рекомендаций.

Формула для расчета

Как рассчитать глубину заложения фундамента под дом? Расчет осуществляется согласно СП 22.13330.2011 по формуле.

Формула расчета глубины промерзания

Н = Hi√Mt

• Н – глубина промерзания,
• Hi – нормативная глубина промерзания определенного типа грунта,
• Mt – среднемесячная минусовая температура в зимний период.

Значение Hi составляет:

• 23 см в глинах,
• 28 см в песчанике пылевого типа,
• 30 см в крупнозернистом песчанике,
• 34 см в каменистых грунтах.

Пример

Рассмотрим строительство сооружения на глиняных почвах и в Московском регионе. Для Москвы характерны средние температуры: декабрь – минус 10, январь – минус 16, февраль – минус 18⁰C.
Тогда рассчитываем глубину промерзания:   Н= 0,23√(10+16+18)= 1,1 м.

Корректировка производится с учетом коэффициента влияния теплового режима сооружения m. Его значение устанавливает СНиП 2.02.01-83 и СП 25.13330 с учетом среднесуточных температур, поддерживаемых в помещении.

В указанных документах можно по таблице уточнить m для зданий с различным режимом проживания, разной конструкцией напольного перекрытия, с учетом наличия утеплений и подвала.

Для дома с утепленным цоколем в Московском регионе при среднесуточной температуре в помещении 10-12⁰C можно принять m=0,9.

Окончательно, расчетное промерзание составит: Н х m = 1,1 х 0,9 = 0,99 м.

Далее необходимо учесть расположение подземных вод. Если они располагаются на глубине более 3 м, то глубина заложения фундамента должна быть не менее глубины промерзания.

С учетом рекомендаций принимает, заглубление равным Н+0,3 м, т.е. 1,3м. Эта глубина должна обеспечить надежность и долговечность ленточного или столбчатого фундамента.

Минимальные и максимальные значения

Для заглубленного фундамента минимальное заглубление равно глубине промерзания грунта, а максимальная глубина заложения фундамента не должна достигать грунтовых вод минимум на 0,5 м.

Минимальное заложение мелкозаглубленного фундамента устанавливает СНиП 22.13330.2011 с учетом промерзания в такой зависимости:

• непучинистые почвы с промерзанием до 2 м или слабопучинистые грунты с промерзанием до 1 м – глубина заложения фундамента составляет не менее 0,5 м;
• при промерзании указанных грунтов в пределах 2-3 и 1-1-1,5 м, соответственно – 0,75 м:
• при промерзании более 3 м и в пределах 1,5-2,5 м, соответственно, – 1 м;
• при промерзании слабопучинистых грунтов на глубину более 2,5 м – 1,5 м.

Температура внутри дома позволяет корректировать заглубление мелкозаглубленного фундамента.

Так для неотапливаемого дома в Московском регионе минимальная глубина заложения фундамента составляет 0,5 м. Если в течение года поддерживается среднесуточная температура в помещении не ниже 10 градусов, то минимальное заглубление составляет 0,4 м, а при температуре 20 градусов – 0,28 м.

Приведенные минимальные значения рассчитаны на одноэтажные строения. При возведении 2-х этажного сооружения их следует удвоить. Более высокие здания на мелкозаглубленном фундаменте не возводятся.

При строительстве на высокопрочных грунтах (скальные выходы, крупнообломочные грунты) фундамент предназначен лишь для перераспределения нагрузок равномерно по всей площади.

Минимальная глубина заложения фундамента составляет 0,3 м. Аналогично выбирается заглубление для монолитного плитного фундамента.

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.

Свод правил

Правила определения на какую глубину делать фундамент, установлены СП 50-101.2004. Они включают следующие основные требования:

1. Должна выбираться с учетом основных влияющих факторов (назначение сооружения, конструктивные особенности, геологические и гидрологические факторы, сезонное промерзание).
2. Глубина промерзания грунта принимается с учетом результатов наблюдения в период не менее 10 лет, как среднегодовое значение.
3. При отсутствии табличных данных по конкретному расчету проводится расчет с учетом нормативного промерзания определенного типа грунта.
4. Определяется отдельно для внешних и внутренних стен.
5. Корректируется с учетом коэффициента влияния эксплуатационных особенностей помещения.
6. Подошва заглубленного фундамента должна располагаться ниже глубины промерзания грунта, но выше уровня грунтовых вод. Минимальная глубина мелкозаглубленного фундамента устанавливается с учетом свойств грунта и учитывает глубину промерзания.
7. При проектировании фундамента должны предусматриваться водопонижающие (дренажные) мероприятия.
8. При возведении фундамента на склоне применяется ступенчатое заглубление, обеспечивающее формирование горизонтального основания пола.
9. Не стоит копать по принципу: чем глубже, тем прочнее и надежнее. Так можно просто бесполезно зарыть большие деньги в землю. Фундамент должен быть оптимальным для данного типа здания.

Правила проектирования уточняются и иными нормативными документами, указанными выше. Обязательно учитываются особенности разных типов основания.

Полезное видео

Как правильно рассчитать глубину заложения фундамента, подскажет видео:

Заключение

Правильная закладка фундамента определяет в дальнейшем надежность и долговечность всего сооружения. Ошибки при его строительстве очень трудно исправить, а потому при выборе глубины заложения необходимо учесть все установленные нормы и фактические воздействующие факторы. Оптимальная глубина позволяет обеспечить необходимое сочетание надежности здания и его себестоимость.