Как влияет глубина заложения подошвы фундамента на его осадку?

Выбор типа и глубины заложения подошвы фундаментов;

Конструктивные мероприятия по уменьшению влияния неравномерных осадок на сооружения

К мероприятиям по уменьшению влияния неравномерности осадок относятся: выравнивание ожидаемых неравномерностей осадок вследствие распределительной способности грунтовых оснований фундаментов; устройство деформационных и осадочных швов; увеличение прочности материала надфундаментной конструкции. Добиться радикального снижения неравномерности осадок можно посредством использования сплошных фундаментов.

Однако. использование мероприятий, направленных на снижение чувствительности несущих конструкций ЗиС к неравномерным осадкам, часто оказывается экономически более выгодным, чем устройство специальных фундаментов, приводящих к уменьшению неравномерности осадок.

С учетом вышеизложенного необходимо комплексно рассматривать три основных фактора: что строиться (насколько чувствительны конструкции к неравномерным осадкам), на чем возводится сооружение(каковы ИГУ строительной площадки) и как строится (какие меры принимаются для сохранения природной структуры грунтов основания).

Выбор типа и глубины заложения фундамента является первым этапом в процессе проектирования оснований и фундаментов. Задача этого этапа состоит в решении вопроса о несущем слое грунта, который совместно с подстилающими слоями обеспечивал бы при деформации грунтов развитие неравномерности осадки в пределах допустимых значений. Решая эти вопросы, учитывают три основных фактора: ИГУ площадки строительства; климатические воздействия на верхние слои грунта; особенности возводимых и соседних сооружений.

ИГУ площадки строительства.Для схематизации все грунты делят на две условные категории – слабыеи надежные (хорошие).

Слабыми называют грунты, если использование их в качестве основания и устройстве фундаментов не может обеспечить надежной эксплуатации проектируемого сооружения.

Надежныминазывают грунты, которые обеспечивают требуемое существование проектируемого сооружения.

При указанном делении грунтов все многообразие их напластований можно представить в виде трех схем.

Схема I. С поверхности на большую глубину залегают надежные грунты.

Схема II. С поверхности на некоторую глубину залегают один или несколько пластов слабых грунтов, ниже которых располагается толща надежных грунтов.

Схема III. На некоторой глубине слоистой толщи залегают пласты слабых грунтов.

Климатические факторы.Под влиянием ежегодного промерзания и оттаивания грунт может менять свой объем. Многие грунты при промерзании испытывают пучение. К пучинистым грунтам относятся все пылевато-глинистые грунты, а также пылеватые и мелкие пески. Непучинистые грунты – пески средней крупности, крупные и гравелистые, крупнообломочные и скальные. Нормативная глубина промерзания грунтов df.n определяется по карте СНиП 2.01.01-82, либо вычисляется по формуле

где Mt – безразмерный коэффициент, равный сумме абсолютных среднемесячных отрицательных температур за зимний период в районе строительства;

dO – глубина промерзания при Mt=1, принимаемая равной 23 см для глин и суглинков, 28 см для супесей и песков пылеватых и мелких, 30 см для песков средней крупности крупных и гравелистых, 34 см для крупнообломочных грунтов.

Расчетная глубина промерзания определяется по формуле

где kh – коэффициент влияния теплового режима здания на промерзание грунта у наружных стен;

gC – коэффициент условий работы, учитывающий изменнчивость климата в районе строительства.

Глубина заложения назначается с учетом глубины промерзания с учетом положения уровня подземных вод.

Особенности сооружений. К особенностям сооружений, влияющих на выбор глубины заложения подошвы грунта относятся: наличие подвальных помещений, приямков, глубоких фундаментов под оборудование, примыкание к фундаментам ранее построенных или будущих сооружений, а также конструкции самого фундамента. Переход от подошвы существующих фундаментов к более глубокому вновь устраиваемому котловану должен выполняться на величину

где а– расстояние в чистоте от существующего фундамента до основания откоса котлована;

jI и cI – расчетные, соответственно угол внутреннего трения и удельного сцепления грунта;

pI– среднее давление под подошвой существующего фундамента от расчетных нагрузок.

Указанное требование может не соблюдаться, если более глубокие котлованы ограждают металлическим шпунтом, имеющим крепление, исключающее горизонтальные его перемещения.

К особенностям сооружений относятся также нагрузки, передаваемые на основание, чувствительность конструкций к неравномерным осадкам, планируемая долговечность сооружений и их уникальность.

Конструктивными требованиями установлена минимальная глубина заложения не менее 0,5 м от спланированной поверхности земли.

Лекция №3. Проектирование естественных оснований

Проектирование оснований по второй группе
предельных состояний (по деформациям)

В большинстве грунтов фундаменты достигают предельно допустимых осадок раньше, чем происходит потеря несущей способности основания. Поэтому расчет оснований выполняют прежде всего по деформациям, т.е. по второй группе предельных состояний.

Расчет оснований по деформациям требует выполнения следующего условия

где S – деформация основания, определяемая по результатам совместной работы основания и сооружения;

Su – предельное значение совместной деформации основания и сооружения, устанавливаемое нормами или заданием на проектирование.

В настоящее время при определении деформаций оснований используют расчетные методы, основанные на линейных зависимостях между деформациями и напряжениями.

Многочисленными наблюдениями за осадками построенных сооружений было установлено, что если допустить под подошвой центрально-нагруженного фундамента шириной b предельного равновесия (течения грунта) на глубину zmax=b, то несущая способность основания остается обеспеченной. При этом осадки во времени затухают и стремятся к конечной величине, а зависимость s=f(p) все еще оказывается достаточно близкой к линейной. Следовательно при этих условиях для расчетов деформаций основания можно использовать формулы теории линейного деформирования грунтов. Давление под подошвой фундаментов при котором зоны предельного равновесия достигают глубиныb – называется нормативным сопротивлением грунта основания R (введено в НиТУ 127-55 в 1955г.).

Таким образом линейная зависимость s=f(p) будет соблюдаться при условии

р£R,

где р – среднее давление под подошвой фундамента от нагрузок при расчете по второй группе предельных состояний.

Расчетное сопротивление грунта основания под подошвой фундамента определяется по формуле

R=[MgkzbgII+Mqd1g ’ II+(Mq-1)dbg ’ II+MccII],

где gс1 – коэффициент условий работы грунтов основания;

gс2 – то же, сооружения во взаимодействии с грунтами основания, принимаемые по СНиПу; k – коэффициент, принимаемый равным k=1, если характеристики jII и сII определяются по данным непосредственных испытаний образцов грунта, и k=1,1, если они принимались по табличным данным СНиПа; Mg, Mq, Mc – безразмерные коэффициенты, принимаемые по табличным данным СниПа в зависимости от угла внутреннего трения jII; kz – коэффициент, принимаемый равным kz=1 при b ’ II – то же, залегающих выше подошвы; d1 – глубина заложения фундаментов от уровня планировки для бесподвальных зданий или приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подвала

hs – высота слоя фундамента от подошвы фундамента до низа конструкций подвала; hcf – толщина пола в подвале; gcf – расчетный удельный вес пола подвала; db – глубина подвала – расстояние от пола подвала до уровня планировки (для сооружений, имеющих ширину подвала B£20 ми глубину более 2 м, db=2 м, при ширине подвала B>20 м db=0); сII – расчетное значение удельного сцепления грунта несущего слоя, залегающего ниже подошвы фундамента.

Если для подвальной части здания в результате расчета окажется, что приведенная глубина заложения фундамента от пола подвала больше, чем глубина заложения фундамента до уровня планировки, т.е. d1>d (d– глубина заложения фундамента от уровня планировки), то в формуле определения R принимается d1=d, а db=0.

Формулу определения R допускается применять для фундаментов, имеющих любую форму в плане. Для подошвы фундамента в форме правильного многоугольника или круга b=ÖA.

При определенных условиях СНиП допускает увеличение расчетного значения R.

Расчет деформаций основания разрешается не производить при выполнении условия р£R, если:

1. Степень изменчивости сжимаемости оснований меньше предельной. Степень изменчивости aE определяется отношением наибольшего значения приведенного по глубине модуля деформаций в пределах плана сооружения к его наименьшему значению, причем значение приведенного модуля получают как средневзвешенное (осредненное) с учетом изменения сжимаемости грунтов по глубине.

2. Инженерно-геологические условия района строительства отвечают требованиям типового проекта.

3. Грунтовые условия района строительства ЗиС относятся к одному из шести вариантов, указанных в СНиП.

При наличии в сжимаемой толще основания слабого грунта, прочность которого значительно меньше прочности вышележащих слоев, размер фундамента назначают таким, чтобы в слабом слое выполнялось условие

где szp – дополнительное вертикальное напряжение на глубине z от нагрузки на фундамент szp=a(p-szg)(szg – напряжения от собственного веса грунта в уровне подошвы фундамента); szg – вертикальное напряжение на глубине z от подошвы фундамента от собственного веса грунта; Rz – расчетное сопротивление слабого грунта на глубине z, определяемое для условного фундамента ABCDшириной bz.

Ширину подошвы условного фундамента находят из выражения

Az=N/szp; a=(L-b)/2,

где N – вертикальная нагрузка на фундамент на уровне подошвы; L и b – соответственно длина и ширина фундамента.

Для ленточного фундамента bz=Az/1.

При использовании ленточных прерывистых фундаментов R допускается увеличивать с учетом коэффициента kd, принимаемого по данным таблицы СНиПа.

Сайт о фундаментах, их основаниях и морозном пучении грунтов

Выбор глубины заложения фундаментов

  • Home
  • Все о фундаментах
  • Выбор глубины заложения фундаментов

Основные принципы выбора глубины заложения фундамента

Оглавление

1. Введение

Тема статьи очень важная – выбор глубины заложения фундамента не менее важен чем его способность без разрушения воспринимать нагрузки от надземной части сооружения без разрушения, осадок и деформаций.

Читать еще:  Какой профиль нужен для перегородки из гипсокартона с дверью?

Почему так? В первую очередь потому, что слишком маленькая глубина заложения фундамента ведет к воздействию на него труднопреодолимых лобовых сил морозного пучения грунтов. А слишком большая глубина до подошвы фундамента – это неоправданные большие финансовые затраты. Поэтому важно определить минимально необходимую и достаточную для обеспечения надежности и долговечности здания (или сооружения) глубину заложения фундамента.

2. Критерии выбора глубины заложения фундамента

Существуют несколько параметров которые влияют на глубину заложения фундамента. Приведу список параметров в порядке уменьшения значимости:

  1. Тип грунта в пределах сезонно-промерзающего слоя;
  2. Глубина промерзания грунта (расчетная);
  3. Уровень грунтовых вод (максимальный прогнозный);
  4. Прочность грунтов основания (как правило повышается с глубиной) и нагрузка на фундамент;
  5. Стоимость возведения фундамента.

В статье далее речь пойдет преимущественно о столбчатых, ленточных, плитных и других видах несвайных фундаментов. Т.к. глубина погружения сваи обычно составляет не менее 4,0 м., то в подавляющем большинстве случаев нижний конец сваи находится ниже глубины промерзания грунта. Для свай глубина погружения назначается из расчета по прочности и деформациям и рассматривается в отдельной статье.

Отдельной строкой следует выделить незаглубленные и малозаглубленные фундаменты. Чуть подробнее о них в конце этой статьи, а совсем подробно в этой статье.

Подробнее остановимся на каждом из параметров в списке:

  1. Тип грунта в пределах сезоннопромерзающего слоя;

Для определения глубины заложения фундамента важен тип грунта, т.к. это определяет пучинистый грунт или нет. Степень пучинистости зависит и от других факторов, например от влажности (см. статью физика процесса пучения), но влажность меняется – сегодня грунт сухой, а завтра началась аномально-дождливая погода и он стал водонасыщенным. А вот некоторые типы грунтов, такие как пески средние и крупные, крупнообломочные грунты с песчаным заполнителем, щебенистые и галечниковые грунты непучинисты всегда, при любых условиях. Для таких гарантированно непучинистых грунтов глубину заложения фундамента можно выбирать без учета глубины промерзания грунта – только из конструктивных соображений.

  1. Зависимость глубины заложения фундамента от глубины промерзания грунта

Если же грунты в зоне промерзания не относятся к гарантированно непучинистым, то в первую очередь следует выбрать глубину до подошвы фундамента так, чтобы она была больше максимальной расчетной глубины промерзания грунта. Если это условие не выполнить, то на фундамент будут воздействовать лобовые силы морозного пучения, а это будет означать почти гарантированный перекос фундаментов (в той или иной степени) в зимний период со всеми вытекающими последствиями.

Глубина промерзания при этом определяется с учетом тепловыделений от отапливаемого здания – чем выше температура в помещении зимой, тем меньше расчетная глубина промерзания. Если же здание/сооружение не отапливаемое тогда расчётная глубина промерзания больше нормативной в 1,1 раза за счет того, что холодные фундаменты лучше проводит тепло, а это ускоряет отток тепла из грунта и его промерзание.

  1. Зависимость глубины заложения фундамента от уровня грунтовых вод

Грунтовые воды сами по себе не являются такой уж проблемой для железобетонной конструкции – если опустить ее в чистую воду, то бетон и арматура будет чувствовать себя даже лучше чем на открытом воздухе.

Опасность грунтовых вод заключается в том, что они делают большинство грунтов сильнопучинистыми. При чем не только ниже уровня грунтовых вод (УГВ) грунты приобретают такие свойства, но и в некоторой толще над УГВ – в пределах капиллярной (морозоопасной) каймы толщиной до 3-3,5 м (подробно см. статью). Помимо этого, бетон, впитывая в себя воду, зимой в последующем быстро разрушается из-за того, что вода внутри пор бетона увеличивается в объеме при замерзании и разрывает бетон изнутри.

Кроме того, грунтовые воды зачастую содержат в себе загрязняющие вещества, которые агрессивно воздействуют на бетон, сталь и арматуру ж/б конструкций – обладают агрессивными свойствами.

  1. Зависимость глубины заложения фундамента от прочности грунтов основания и нагрузки на фундамент

При внимательном изучении формулы по которой определяется расчетное сопротивление грунта видно, что этот показатель значительно увеличивается с увеличением глубины заложения фундамента. Так происходит из-за того, что если слои грунта под подошвой фундамента находятся глубже, то они сильнее обжаты выше расположенными слоями и, следовательно, они более плотные и их сложнее вывести из состояния устойчивости (потеря устойчивости грунта связана с выпором части грунтового массива из-под подошвы фундамента вбок и вверх, см. схему).

Схема потери устойчивости грунта от вертикальной нагрузки

Поэтому при больших нагрузках на фундамент можно либо увеличить площадь подошвы, либо увеличить глубину его заложения. Решение в каждом случае принимается индивидуально с учетом экономики и характеристик слоев грунта и характера их напластования.

  1. Зависимость глубины заложения фундамента от экономики и финансов собственника

Здесь все понятно – чем глубже зарывать фундамент, тем больше потребуется материалов и земляных работа, тем выше будет стоимость строительства. Поэтому всегда важно не делать огромный запас, а определять минимально необходимое заглубление.

3. Требования норм проектирования к глубине заложения фундаментов

Обратимся к главному действующему нормативу в области проектирования фундаментов – СП 22.13330.2016 раздел 5.5 «Глубина заложения фундаментов» п.5.5.1 гласит:

«Глубину заложения фундаментов следует принимать с учетом:

  • назначения и конструктивных особенностей проектируемого сооружения, нагрузок и воздействий на его фундаменты;
  • глубины заложения фундаментов примыкающих сооружений, а также глубины прокладки инженерных коммуникаций;
  • существующего и проектируемого рельефа застраиваемой территории;
  • инженерно-геологических условий площадки строительства (физико-механических свойств грунтов, характера напластований, наличия слоев, склонных к скольжению, карманов выветривания, карстовых полостей и пр.);
  • гидрогеологических условий площадки и возможных их изменений в процессе строительства и эксплуатации сооружения;
  • возможного размыва грунта у опор сооружений, возводимых в руслах рек (мостов, переходов трубопроводов и т.п.);
  • глубины сезонного промерзания грунтов.

Выбор оптимальной глубины заложения фундаментов в зависимости от указанных условий необходимо выполнять на основе технико-экономического сравнения различных вариантов.»

То есть почти то же самое, о чем говорилось выше только другими словами. Далее в п. 5.5.2-5.5.4 СП идет методика определения расчетной и нормативной глубины промерзания – это вопрос рассмотрен в другой статье.

Далее п 5.5.5 однозначно определяет правила выбора глубины заложения фундамента:

Глубину заложения фундаментов отапливаемых сооружений по условиям недопущения морозного пучения грунтов основания следует назначать:

  • для наружных фундаментов (от уровня планировки) по таблице 5.3;
  • для внутренних фундаментов — независимо от расчетной глубины промерзания грунтов.

Глубину заложения наружных фундаментов допускается назначать независимо от расчетной глубины промерзания, если:

  • специальными исследованиями на данной площадке установлено, что грунты не имеют пучинистых свойств;
  • специальными исследованиями и расчетами установлено, что деформации грунтов основания при их промерзании и оттаивании не нарушают эксплуатационную надежность сооружения и не превышают предельно допустимых деформаций (см. 5.6);
  • предусмотрены специальные теплотехнические мероприятия, исключающие промерзание грунтов выполнена замена грунта непучинистым материалом на глубину промерзания.

Определение глубины заложения подошвы фундамента

Глубина заложения подошвы фундамента (рис. 3.1, 3.2) должна приниматься с учетом следующих факторов:

– назначения и конструктивных особенностей проектируемого сооружения, нагрузок и воздействий на его фундаменты;

– глубины заложения фундаментов примыкающих сооружений, а также глубины прокладки инженерных коммуникаций;

– существующего и проектируемого рельефа застраиваемой территории;

– инженерно-геологических условий площадки строительства (физико-меха­ни­ческих свойств грунтов, характера напластований, наличия слоев, склонных к скольжению, карманов выветривания, карстовых полостей и др.);

– гидрогеологических условий площадки и возможных их изменений в процессе строительства и эксплуатации;

– возможного размыва грунта у опор сооружений, возводимых в руслах рек (мостов, переходов, трубопроводов и др.);

– глубины сезонного промерзания грунта.

Конструктивными особенностями возводимых сооружений являются:

· величина и характер нагрузок, передаваемых на фундаменты;

· наличие подземных этажей, подвалов, подполий, приямков и других устройств, заглубленных в грунт;

· характер конструкций, через которые нагрузка передается на фундаменты (колонна каркаса, инженерные болты, несущие стены, распорные конструкции);

· чувствительность надземных конструкций к возможному развитию неравномерных осадок.

Нагрузки, передаваемые надземными конструкциями на фундаменты, определяют их размеры в плане и ожидаемые осадки фундаментов при данном напластовании грунтов [14].

Положение уровня подземных вод существенно сказывается также на пучении грунтов при их промерзании, что учитывается нормами [16].

При закладке фундаментов в обводненных грунтах необходимо заранее разработать проект водопонижения на период строительства [13].

Нормы проектирования [16] рекомендуют расчетную глубину заложения фундаментов наружных стен и колонн принимать в зависимости от положения У.П.В. и показателя текучести пылевато-глинистых грунтов.

Определим глубину заложения фундамента для двух сечений:

· по условиям промерзания:

где – нормативная глубина промерзания; – коэффициент, учитывающий влияние теплового режима здания на глубину промерзания грунта у фундаментов стен, принимается по [16, табл. 1] или по табл. 3.2.

=1,60 м

=0,6

=0,96 м

· по инженерно-геологическим условиям: d2=h1+0,5

· по конструктивным особенностям:

где — это высота подвала,

hpp – это высота пола подвала,

hpod – высота подушки

Рисунок 3.1. Глубина заложения фундамента

Предварительно за минимальную глубину заложения фундамента принимаем максимальное значение d=3,2 м

3.2. Определение размеров подошвы фундамента

В большинстве случаев расчет фундаментов мелкого заложения выполняется по второй группе предельных состояний. При этом используется расчетная схема основания в виде линейно-деформируемой среды. Ее применение считается допустимым при развитии зон пластических деформаций грунтов в основании на глубину не более b/4, где b – ширина подошвы фундамента. Для выполнения этого условия среднее давление под подошвой P не должно превышать расчетного сопротивления грунта основания R, определяемого по СНиП [16, формула (3.7)] или по формуле (3.7) данного пособия.

Читать еще:  Как сделать откосы на окнах с улицы из металла?

Форма и размеры фундамента в плоскости обреза определяются размерами толщины стены. Форма подошвы ленточных и столбчатых фундаментов, как правило, прямоугольная в плане. Вычерчивается расчетная схема действия нагрузок на фундамент.

Площадь подошвы нагруженного фундамента в первом приближении определяется из по формуле

,

где N0II – расчетная нагрузка, приложенная к обрезу фундамента, кН;

γср – средний удельный вес грунта и материала фундамента, кН/м 3 , принимаемый равным 20 кН/м 3 , а при наличии подвала – 16 кН/м 3 ;

dl – глубина заложения фундамента от планировочной отметки, м.

Определим размеры подошвы фундамента двух сечений.

Сечение I: N0II =260 kH

A1= = 1,09

A2= = 1,39

3.3. Определение расчетного сопротивления грунта основания

По полученной в подразд. 3.2 величине b и глубине заложения dl,

определяем расчетное сопротивление грунта основания R, кПа,

,

kz – коэффициент, принимаемый kz = 1 при b 2

А2 = = 0,42 м 2

3.5. Конструирование фундамента

В данном проекте рассматриваются ленточные, плитные и столбчатые фундаменты зданий и сооружений из сборного бетона и железобетона, а при проектировании фундаментов под колонны предусматривается монолитный железобетон.

При конструировании фундаментов необходимо соблюдать следующие требования: правильно подбирать блоки, без излишнего запаса площади фундамента; число бетонных блоков по высоте фундаментной стены необходимо принимать с таким расчетом, чтобы обрез фундамента был выше отметки планировки на
200–300 мм; длина консолей фундаментных плит (подушек) после монтажа фундаментной стены не должна превышать допустимую величину; толщину стен фундаментов разрешается принимать меньше (не менее 300 мм) толщины стен здания с величиной свеса не более 150 мм; при раскладке стеновых (фундаментных) блоков по длине стены необходимо следить за их перевязкой по высоте стены, по углам, в пересечениях и примыканиях стен здания (см. рис. 3.7); переходы отметки заложения одной подошвы фундамента к другой осуществляются уступами – высота ступеней 30–60 см, их длина равна длине нижнего блока; разность отметок подошв рядом расположенных фундаментов не должна превышать величину ∆h

Глубина заложения фундаментов

Глубина заложения фундаментов зависит от:

  1. Инженерно-геологических условий площадки строительства;
  2. Климатических и гидрогеологических особенностей района строительства (промерзание и оттаивание, высыхание и увлажнение);
  3. Особенностей возводимого и соседних сооружений;
  4. Способа производства работ по отрывке котлованов и возведению фундаментов.

Выбирая тип и глубину заложения фундамента, нужно придерживаться следующих общих правил:

  • подошвы фундаментов желательно закладывать на одной и той же глубине;
  • минимальная глубина заложения фундаментов принимается не менее 0,5 м от спланированной поверхности территории. Исключение составляют скальные породы, при наличии которых обычно снимается верхний, сильно выветренный слой;
  • глубина заложения фундамента в несущий слой грунта должна быть не менее 0,1–0,2 м от его верха;
  • при возможности следует закладывать фундамент выше уровня подземных вод. При этом не требуется водоотлива, гарантируется сохранение природной структуры грунтов основания, работы могут быть выполнены в кратчайший срок. В противном случае требуются шпунтовое крепление стен котлована, водоотлив, которые резко увеличивают стоимость земляных работ;
  • при слоистом напластовании грунтов все фундаменты рекомендуется возводить на одном слое грунта или на грунтах с близкой сжимаемостью. Если это невыполнимо, то конструкцию фундаментов выбирают из условия допустимости неравномерности осадок.

Инженерно-геологические факторы

Учет инженерно-геологических условий заключается в выборе несущего слоя грунта, который может служить естественным основанием для фундаментов. Этот выбор производится на основе оценки сжимаемости и прочности грунтов. Все многообразие напластований можно представить в виде трех основных схем (рис. 11).

Рис. 11. Схемы напластования грунтов

Схема I. Площадка сложена одним или несколькими слоями надежных грунтов, при этом строительные свойства каждого последующего слоя не хуже свойств предыдущего.
В этом случае глубина заложения фундамента принимается минимальнодопустимой при учете сезонного промерзания грунтов.

Схема II. Сверху один или несколько слоев слабых грунтов, ниже которых располагается толща надежных грунтов. По этой схеме решение о глубине заложения фундаментов зависит от толщины слоя слабых грунтов.

  • При небольшой его толще прорезать слабые слои и опирать фундаменты на надежные грунты (рис. 12, а).
  • Использовать слабый слой в качестве несущего с одновременным снижением чувствительности сооружения к возможному развитию неравномерных осадок (рис. 12, б, в) — уширить подушку фундамента или сделать плитный фундамент.
  • Применить свайные фундаменты (рис.12, г)
  • Улучшить основание — заменить грунт подушками уплотнения, закрепить слабый грунт (рис. 12, д, е).

Рис. 12. Варианты устройства фундаментов при напластовании грунтов по схеме II

Схема III. Сверху залегают надежные грунты, а подстилающими являются один или несколько слоев слабого грунта.

Решения по выбору глубины заложения и конструкции фундамента.

  • Прорезать толщу надежных и ненадежных грунтов (рис. 13, а, б).
  • Использовать надежный грунт, как распределительную подушку при обязательной проверке расчетом слабого подстилающего слоя (рис. 13, в).
  • закрепление слабого грунта (рис.13, г,д).

Рис. 13. Варианты устройства фундаментов при напластовании грунтов по схеме III

Климатические и гидрогеологические факторы

Основными климатическими и гидрогеологическими факторами, влияющими на глубину заложения фундаментов, являются промерзание и оттаивание грунтов. Известно, что при промерзании некоторых грунтов наблюдается их морозное пучение — увеличение объема, поэтому в таких грунтах нельзя закладывать фундаменты выше глубины промерзания.

Глубина заложения фундаментов отапливаемых зданий и сооружений по условиям недопущения возникновения сил морозного пучения грунтов под подошвой фундаментов должна назначаться:

  • для наружных фундаментов (от уровня планировки) по таблице 9;
  • для внутренних фундаментов — независимо от расчетной глубины промерзания грунтов.

Какой глубины должен быть фундамент

Глубина заложения фундамента — проектируемая величина, которая зависит от типа здания или сооружения, климатической зоны, грунтов на участке и уровня залегания подземных вод. На эту величину также оказывает влияние конструкция здания (с подвалом или без), принцип его использования (с отоплением или без), этажность и масса.

Если говорить предметно, это та величина, на которую нужно будет закопать фундамент, для того чтобы он обеспечивал стабильную опору для сооружения. Бывают они двух видов:

  • глубокого заложения;
  • мелкого заложения или незаглубленные.

Типы ленточных фундаментов по глубине заглубления

Согласно нормам строительства для того чтобы противостоять силам морозного пучения, подошву необходимо заглублять на 15-20 см ниже уровня промерзания для грунта. При выполнении этого условия фундамент называют «глубокого заложения» или «заглубленный».

При глубине промерзания больше 2 метров проведение земляных работ имеет очень большие объемы, велик также расход материалов и очень высока цена. В этом случае рассматривают другие типы фундаментов — свайные или свайно-ростверковые, а также возможность заложения выше нормативной точки промерзания. Но это возможно только при наличии грунтов с нормальной несущей способностью, обязательном утеплении цоколя и фундамента, а также при устройстве утепленной отмостки. В этом случае глубина заложения уменьшается в разы и обычно составляет менее метра.

Иногда фундамент заливают прямо на поверхности. Это — вариант для хозпостроек, причем, скорее всего из древесины. Только она в таких условиях способна компенсировать возникающие перекосы.

Предварительные изыскания

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.

Исследуем геологию своими руками

Для проверки геологического строения грунтов своими руками вооружаемся лопатой. Во всех пяти точках — под углами будущего строения и в середине — придется копать глубокие ямы. Размер: метр на метр, глубина — не менее 2,5 м. Стенки делаем ровные (хотя бы относительно). Выкопав яму, берем рулетку и листок бумаги, замеряем и записываем слои.

Чтобы исследовать грунт под фудамент самостоятельно, нужно будет копать подобные шурфы на глубину порядка 2,5 метров

Что можно увидеть в разрезе:

  • Сверху идет самый темный слой — плодородный. Его толщина от 10 см до 1,5 метров, иногда больше. Этот слой обязательно удаляется. Во-первых, он рыхлый, во-вторых, в нем живут разные животные/насекомые/бактерии/грибки. Потому сразу после разметки фундамента первым делом этот слой удаляют.
  • Ниже расположен естественный грунт. Таким он был до «обработки» животными и микроорганизмами. Тут могут быть такие грунты;
    • Плотный песок (крупный, средний, с гравием). Отличное основание для постройки дома: и вода уходит быстро и основание надежное. На таких грунтах можно ставить дом на мелкозаглубленный фундамент (глубина заложения от 50 см).
    • Сыпучие пески (мелкие и пылеватые). Если подземные воды расположены глубоко, строится можно. Но эти грунты опасны тем, что плывут при насыщении водой.
    • Глина, суглинок, супесь. Ведут себя точно также как и пылеватые пески: при намокании плывут, если воды мало, но их несущая способность высокая. Тут еще нужно смотреть на количество осадков врегионе.
    • Торфяники. Самые ненадежные основания. На них можно строиться только с использованием столбчатых фундаментов. И то, только при условии, что не очень глубоко расположен слой грунта с хорошей несущей способностью.

    Необходимо определить, что за грунты в каждом слое

    Часто сложности возникают при попытках различить глиносодержащие грунты. Иногда достаточно только на них посмотреть: если преобладает песок и имеются вкрапления глины — перед вам супесь. Если преобладает глина, но есть и песок — это суглинок. Ну а глина не содержит никаких вкраплений, копается тяжело.

    Есть еще один метод, который поможет вам удостоверится насколько правильно вы определили грунт. Для этого из увлаженного грунта скатывают руками валик (между ладонями, как когда-то в детском саду) и сгибают его в бублик. Если все рассыпалось — это малопластичный суглинок, если развалилось на куски — пластичный суглинок, если осталось целым — глина.

    Определившись с тем, какие грунты у вас находятся на выбранном участке, можно приступать к выбору типа фундамента.

    Глубина заложения фундамента в зависимости от уровня грунтовых вод

    Все особенности проектирования описаны в СНиП 2.02.01-83*. Обобщенно все можно свести к следующим рекомендациям:

    • При планировании на скальных, песчаных крупной и средней крупности, гравелистых, крупнообломочных с песчаным заполнителем грунтах глубина залегания фундамента от уровня расположения подземных вод не зависит.
    • Если под подошвой фундамента находятся мелкие или пылеватые пески, то при уровне подземных вод расположенных на 2 метра ниже уровня промерзания грунта, глубина заложения фундамента может быть любой. Если воды находятся выше этой отметки, то закладывать фундамент нужно ниже уровня промерзания.
    • Если под подошвой находится будут глины, суглинки, крупнообломочные грунты с пылеватым или глинистым заполнителем, то фундамент однозначно должен быть ниже уровня промерзания (от уровня подземных вод не зависит).

    Таблица с рекомендуемой глубиной заложения фундамента в зависимости от типа грунта и уровня подземных вод (чтобы увеличить размер картинки, щелкните по ней правой клавишей мышки)

    Как видите, в основном уровень заложения фундамента фундамента определяется наличием подземных вод и тем, насколько сильно промерзают грунты в регионе. Именно морозное пучение становится причиной проблем с фундаментами (или изменение уровня грунтовых вод).

    Глубина промерзания грунтов

    Чтобы примерно определить до какого уровня промерзают грунты в вашем регионе, достаточно взглянуть на расположенную ниже карту.

    По этой карте можно примерно определить уровень промерзания грунтов в регионе (чтобы увеличить размер картинки, щелкните по ней правой клавишей мышки)

    Но это — усредненные данные, так что для конкретной точки определить значение можно с очень большой погрешностью. Для пытливых умов приведем методику расчета глубины промерзания грунта в любой местности. Вам нужно будет знать только средние температуры за зимние месяцы (те, в которых среднемесячная температура имеет отрицательные значения). Можете посчитать сами, формула и пример расчета выложены ниже.

    Формула расчета глубины промерзания

    Dfn — глубина промерзания в данном регионе,

    Do — коэффициент, учитывающий типы грунта:

    • для крупнообломочных грунтов он равен 0,34;
    • для песков с хорошей несущей способностью 0,3;
    • для сыпучих песков 0,28;
    • для глин и суглинков он равен 0,23;

    Mt — сумма среднемесячных отрицательных температур за зиму в вашем районе. Находите статистику службы метрологии по вашему региону. Выбираете месяца, в которых среднемесячная температура ниже нуля, складываете их, находите квадратный корень (есть функция на любом калькуляторе). Результат подставляете в формулу.

    Например, собираемся строиться на глине. Средние зимние температуры в регионе: -2°C, -12°C, -15°C, -10C, -4°C.

    Расчет промерзания грунта будет таким:

    1. Mt=2+12+15+10+4=43, находим квадратный корень из 43, он равен 6,6;
    2. Dfn= 0,23*6,6= 1,52 м.

    Получили, что расчетная глубина промерзания по заданным параметрам: 1,52 м. Это еще не все, учесть нужно будет ли отопление, и, если будет, какие температуры будут поддерживаться в нем.

    Если здание неотапливаемое (баня, дача, стройка будет идти несколько лет), применяют повышающий коэффициент 1,1, который создаст запас прочности. В этом случае глубина заложения фундамента 1,52 м * 1,1 = 1,7 м.

    Если здание будет отапливаться, грунт тоже будет получать порцию своего тепла и промерзать будет меньше. Потому при наличии отопления коэффициенты понижающие. Их можно взять из таблицы.

    Коэффициенты, учитывающие наличие отопления в здании. Получается, чем теплее в доме, тем на меньшую глубину нужно заглублять фундамент (чтобы увеличить размер картинки, щелкните по ней правой клавишей мышки)

    Итак, если в помещениях будет постоянно поддерживаться температура выше +20°С, полы с утеплением, то глубина заложения фундамента будет 1,52 м * 0,7 = 1,064 м. Это уже меньшие затраты, чем углубляться на 1,52 м.

    В таблицах и на картах приведен средний уровень за последние 10 лет. Вообще, наверное, в расчетах стоит использовать данные за самую холодную зиму, которая была за последние 10 лет. Аномально холодные и бесснежные зимы бывают примерно с такой периодичностью. И при расчетах желательно ориентироваться на них. Ведь вас мало успокоит, если отстояв 9 лет, на 10-й ваш фундамент даст трещину из-за слишком холодной зимы.

    На какую глубину копать фундамент

    Вооружившись этими цифрами и результатами исследования участка, нужно подобрать несколько вариантов фундаментов. Самые популярные — ленточный и столбчатый или свайный. Большинство специалистов сходится во мнении, что при нормальной несущей способности грунта их подошва должна находиться на 15-20 см ниже глубины промерзания. Как ее посчитать, мы рассказали выше.

    Глубина заложения фундамента — это уровень, на который необходимо углубить фундамент

    При этом учитывайте следующие рекомендации:

    • Опираться подошва должна на грунт с хорошей несущей способностью.
    • Фундамент должен погружаться в несущий слой минимум на 10-15 см.
    • Желательно чтобы грунтовые воды располагались ниже. В противном случае необходимо принимать меры по отведению воды или понижению их уровня, а это требует очень больших средств.
    • Если несущий грунт находится слишком глубоко, стоит рассмотреть вариант свайного фундамента.

    Выбрав несколько типов фундамента, определив для них глубину заложения, проводят ориентировочный подсчет стоимости каждого. Выбирают тот, который будет экономичнее.

    Еще обратите внимание, что для уменьшения глубины заложения фундамента можно применять утепленную отмостку. При строительстве ленточного фундамента мелкого заложения отмостка обязательна.

    Мелкозаглубленный фундамент

    Иногда фундамент глубокого заложения строит очень дорого. Тогда рассматривают свайный (свайно-ростверковый) или фундаменты мелкого заложения (мелкозаглубленные). Их еще называют «плавающими». Их только два вида — это монолитная плита и лента.

    Плитный фундамент считается самым надежным и легко предсказуемым. У него такая конструкция, что она может получить значительные повреждения только при грубых просчетах при проектировании. Тем не менее, и его можно испортить.

    Тем не менее, застройщики плитные фундаменты не любят: они считаются дорогими. На них уходит много материала (в основном арматуры) и времени (на вязку той же арматуры). Но иногда плитный фундамент получается дешевле ленточного глубокого заложения или даже свайного. Так что не сбрасывайте его сразу со счетов. Он бывает оптимальным, если строить хотят тяжелое здание на пучнистых или сыпучих грунтах.

    Фундамент мелкого заложения

    Мелкозаглубленная лента может иметь глубину от 60 см. При этом она должна опираться на грунт с нормальной несущей способностью. Если глубина плодородного слоя больше, то глубина заложения ленточного фундамента увеличивается.

    С ленточными фундаментами мелкого заложения под легкие здания все очень просто: они работают хорошо. Комбинация со срубом из бревна или бруса — это экономный и в то же время надежный вариант. Если и случаются перегибы ленты, то упругая древесина отлично с ними справляется. Почти также хорошо себя на такой основе чувствует себя каркасный дом.

    Более внимательно нужно просчитывать если на мелкозаглубленном ленточном фундаменте собираются строить задние из легких строительных блоков (газобетона, пенобетона, и т.п.). Они на изменения геометрии реагируют не самым лучшим образом. Тут нужна консультация опытного и, обязательно, компетентного специалиста с большим опытом.

    Строение плитного фундамента

    А вот под тяжелый дом мелокзаглубленный ленточный фундамент ставить невыгодно. Чтобы передать всю нагрузку, его нужно делать очень широким. В этом случае, скорее всего, дешевле будет плитный.

    Как работает мелкозаглубленый фундамент

    Этот тип используется тогда, когда бороться с силами пучения слишком дорого и не имеет смысла. В случае с фундаментами мелкого заложения с ними и не борются. Их, можно сказать, игнорируют. Просто делают так, что фундамент и дом поднимаются и опускаются вместе с вспучившимся грунтом. Потому их еще называют «плавающими».

    Все что при этом необходимо — обеспечить стабильное положение и жесткую связь всех частей фундамента и элементов дома. А для этого нужен правильный расчет.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector