Фундамент закладывать ниже глубины промерзания

Установка фундамента выше глубины промерзания

Одним из главных условий определения глубины заложения фундаментов на пучинистом грунте является глубина его промерзания. В нашей стране сезонное промерзание грунта может достигать глубины 2,5 метра и более. В зданиях без подвалов стоимость фундаментов такой высоты неоправданно велика, поэтому у многих людей возникают вопросы: можно ли устанавливать фундамент выше глубины промерзания и можно ли уменьшить глубину промерзания грунта?

На эти вопросы есть ответы. Да, можно устанавливать фундаменты на промерзающем грунте. Это фундаменты в виде монолитных армированных плит или армированные ленточные фундаменты на глубоком подстилающем слое из непучинистого грунта. В данном разделе мы не будем их рассматривать, это отдельная большая тема. На глубину промерзания грунта тоже можно оказывать воздействие. Вот об этом и будет эта статья.

Воздействие на грунт температуры воздуха

Весь процесс будем рассматривать в шкале Цельсия приняв за точку отсчета 0°С.

Представим, что на грунте лежит стальной шарик с температурой равной температуре окружающего воздуха. Температуру, которую шарик будет распространять на грунт изобразим в виде векторов (рис. 16).

Рис.16. Температурное воздействие на грунт

Таким образом в течении зимы шарик будет распространять на грунт отрицательную температуру и замораживать грунт вокруг себя по полусфере в масштабе повторяющей контур шарика. Чем больше будет зимой холодных дней, тем дальше в грунт будет распространяться замороженная полусфера. Поскольку зима не вечна, то однажды полусфера достигнет своего максимума и больше увеличиваться не будет. Максимальная глубина, при которой грунт из пластичного превращается в твердый называется глубиной промерзания грунта.

Весной шарик нагревается и начинает расплавлять под собой замороженный грунт. То есть происходит тот же самый процесс, что и при замораживании, только вектор температуры меняет свой знак с минуса на плюс. Если теплых дней будет мало, то грунт не успеет растаять на всю глубину, на которую он промерз. Такой грунт называется вечномерзлым. Сейчас мы его рассматривать не будем. Далее нас интересует только тот грунт, который в летние дни полностью прогревается.

Мы рассмотрели процесс замерзания грунта от действия одного шарика, на самом деле на грунте лежат миллиарды таких условных шариков и воздействуют на него образуя под собой промороженное или оттаявшее поле. Если на это поле разместить, какое-либо строительное сооружение, то оно вызовет в нем аномалию (рис. 17). Возмущение промороженного поля грунта будет различным и зависеть от теплового режима, размещаемого на нем объекта. При размещении неотапливаемого здания грунт под зданием будет промерзать на меньшую глубину, так как температура в здании будет все-таки выше, чем в чистом поле. Если здание будет отапливаемым, то грунт под ним совсем не промерзнет или промерзнет незначительно поскольку будет подогреваться зданием. Поэтому тепловой режим здания учитывается нормативными документами (табл.10) и влияет на глубину заложения фундаментов.

рис. 17-1. Промерзание грунта от воздействия отрицательных температур рис. 17-2. Промерзание грунта при расположении на нем неотапливаемого сооружения рис. 17-3. Промерзание грунта при расположении на нем отапливаемого сооружения

Уменьшение отрицательного воздействия промёрзшего грунта

Строительные правила (СП 22.13330.2011) дают определение глубины промерзания «равной средней из ежегодных максимальных глубин сезонного промерзания грунтов (по данным наблюдений за период не менее 10 лет) на открытой, оголенной от снега горизонтальной площадке при уровне подземных вод, расположенном ниже глубины сезонного промерзания грунтов.»

В этом определении важна каждая фраза:

• «средняя из ежегодных», то есть глубина промерзания может быть больше указанной величины или меньше ее;
• «открытая, оголенная от снега площадка» говорит о том, что под снегом глубина промерзания грунта будет меньше (чем толще снег, тем меньше промерзание);
• «при подземных водах ниже глубины промерзания», то есть исследуется сухой грунт, если он будет влажным глубина промерзания увеличится.

В строительных правилах нет, но всем известно, что укатанный грунт вследствие уплотнения становится более теплопроводным и промерзает глубже.

Таким образом исходя только из определения Строительных Правил видим несколько путей уменьшения глубины промерзания. Площадка вокруг строительного сооружения должна быть под снегом, не уплотнена и не увлажнена. В идеале это должно быть перепаханное поле и тогда грунт на нем точно не промерзнет до нормативной глубины даже в самую суровую зиму. Но в реальности все выглядит несколько иначе. К дому походят подъездные дороги, снег с которых по возможности убирают, а осенняя дождевая вода с крыши отводится недалеко от дома.

Наибольшую опасность для фундамента представляют температурные векторы, расположенные в полосе вокруг здания шириной равной глубине промерзания грунта. Если их убрать или каким-то образом уменьшить, то фундамент можно установить выше глубины промерзания грунта (рис.18).

рис. 18. Принципиальная схема уменьшения глубины промерзания

Уменьшить негативные воздействия от замораживания грунта можно как минимум двумя способами:

1. изменением физико-механических свойств грунта;
2. теплоизолированием грунта.

Это наиболее простые способы, доступные самодеятельному застройщику.

Изменение физико-механических свойств грунта

Из предыдущих страниц данной темы сайта нам известно, что разные грунты имеют различные свойства. Одни из них при замораживании не изменяют своей структуры, другие увеличиваются в объеме и выталкивают фундамент ломая его в различных плоскостях. Назовем такие грунты восприимчивыми к морозу и невосприимчивыми.

Рис.20. Воспримчивые и невоспримчивые к морозу грунты

Грунты, невосприимчивые к морозу состоят из обломков скальных пород (крупнозернистые пески, гравийные и галечниковые грунты). Ими и нужно заменить пучинистые грунты по периметру здания, целиком или перемешиванием со старым грунтом, вынутым при разработке котлована под фундамент. Для уменьшения влияния атмосферной воды на свойства грунтов её отводят от фундамента. Делают это двумя способами. Поверхностную дождевую и талую воду отводят устройством отмосток вокруг здания с уклоны от 5 до 10%. Воду можно отвести по рельефу местности или в специальную дренажную канаву, засыпанную крупнозернистым грунтом с верхним слоем, оформленным в виде красивых дорожек. В районах строительства с высоким снегом и частыми дождями воду, просачивающуюся к фундаменту, отводят от фундамента посредством подземного дренажа. Перфорированные трубы укладывают вокруг здания в слой крупнозернистого дренирующего грунта, накрывают геотекстилем во избежание заиливания труб и засыпают дренирующим мелкообломочным грунтом. Далее трубами отводят воду от фундамента по уклону местности либо сбрасывают воду в закопанные на отдалении дренирующие колодцы из бочек, засыпанных камнями. Грунт вокруг фундамента не будет удерживать в себе воду, а значит и не будет пучится при морозе (рис. 19).

Рис.20. Схемы отвода воды от фундамента

Подсос грунтовой воды в тело фундаментов и стяжек подвала прерывают устройством обмазочных и оклеечных гидроизоляций, а также устройством подсыпок из мелкообломочных дренирующих грунтов. Такая подсыпка из-за относительно больших расстояний (по молекулярным меркам) между частицами не может удержать в себе воду и уж тем более не может подсосать ее верх и смочить подошву фундамента. Капиллярный подсос так же можно прекратить и расстиланием под фундаментом полиэтиленовой пленки (рис. 21).

Рис.21. Отсекание капилярного подсоса

Теплоизоляция грунта

Если замещение и осушение грунтов вокруг дома предусматривает большой объем земляных работ при котором мы влияем на теплопроводность грунта простой заменой одного типа грунта на другой, то теплоизоляция грунта предполагает оставить прежний грунт с уменьшением его теплопроводности. Делается это установкой теплоизоляции. Я уже не однократно говорил на других страницах сайта и повторю вновь, что распространённый термин «утеплитель» применяется неправильно. Правильное название материала — теплоизоляция. Это перегородка между двумя материалами прерывающая поток тепла. Теплоизоляция сохраняет тепло если укрываемый ей материал был теплый или сохраняет холод, если изначально материал был холодный.

рис. 22. Утепленная отмостка

Укладка полосы теплоизоляции по периметру здания шириной равной глубине промерзания ослабит поток отрицательных температур, проникающих в толщу грунта и он промерзнет на меньшую глубину. На такой грунт можно будет установить фундамент меньшей высоты (рис.22). Конструктивно теплоизоляция грунта совмещают с устройством отмостки и называют утепленной отмосткой. Для того, чтобы мороз не прошел к подошве фундамента через его тело, мостик холода прерывают теплоизоляцией цоколя фундамента (рис. 23).

рис. 23. Теплоизоляция цоколя

Если вы встретите чертежи, показывающие теплоизоляцию по внешней вертикальной стене фундамента, то это утепляется подвальное помещение, а не грунт. Такая теплоизоляция удерживает тепло в подвале, при этом грунт теплом дома не прогревается, и глубина его промерзания не изменяется. То есть теплоизоляция стен фундамента не имеет ничего общего с теплоизоляцией грунта. Это разные конструктивные решения решающие разные задачи.

Укладка полосы теплоизоляции вокруг дома может быть сделана по уровню подошвы фундамента и совмещена с теплоизоляцией подвала (рис. 24). В этом случае решаются одновременно две задачи: утепление подвала и тепловое изолирование грунта. Полоса теплоизоляции здесь будет уже чем на поверхности грунта и зависеть от глубины погружения фундамента.

Рис.24. Утепление подвала и грунта

Утепленную отмостку лучше применять для зданий без подвала, а заглубленную теплоизоляцию для зданий с подвалом.

Источник

Ленточный фундамент: глубина заложения, таблицы и расчет

Ленточный фундамент – один из самых надежных и долговечных фундаментов в частном строительстве. Это обусловлено тем, что монолитная железобетонная лента способна выдерживать колоссальные нагрузки. Но, к сожалению, не все знают, что надежность такого фундамента во многом зависит от его глубины заложения в грунт.

Содержание статьи:

Несмотря на то, что глубина устройства ленточного фундамента не является единственным показателем надежности и долговечности, она играет огромную роль в целостности всего дома в процессе его эксплуатации. Железобетонная лента любых размеров и марки бетона может со временем лопнуть, если она будет неправильно размещена в грунте, не учитывая его особенности.

Для того, чтобы не запутаться во всех типах фундаментов и грунтах, попробуем разобраться во всем по порядку. Сначала разберем типы монолитных лент, а затем конкретно для каждого типа ленточного фундамента определимся с глубиной заложения.

Факторы, влияющие на глубину заложения ленточных фундаментов

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

1. Незаглубленные
2. Мелкозаглубленные
3. 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.

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.

Расчет глубины заложения ленточных мелкозаглубленных фундаментов

Это самый капризный, в плане глубины заложения фундамент. Во-первых, он не так надежен, как заглубленный, ну а во-вторых – для того, чтобы такой ленточный фундамент выдержал нагрузку строения, а также сдерживал все силы пучения, передаваемые от грунта, к его расчету необходимо подойти с особой ответственностью.

Как залить мелкозаглубленный ленточный фундамент я уже подробно описывал в одной из предыдущих статей. Поэтому в подробности вникать не будем.

Такой ленточный фундамент закладывается на глубину, которая значительно выше глубины промерзания почвы, поэтому и называется мелкозаглубленный. На него, в отличие от заглубленного, могут в значительной степени действовать силы пучения грунта.

Так же, немаловажным отличием мелкозаглубленных фундаментов является то, что его необходимо делать монолитным не только ниже уровня грунта, но и сразу, выставив опалубку, залить надземную часть фундамента – цоколь. Это в значительной степени усилит весь ленточный фундамент.

Глубина заложения мелкозаглубленного фундамента напрямую зависит от всех трех факторов, описанных выше. Для того, чтобы не запутаться, давайте рассмотрим таблицу.

Таблица №1: Глубина заложения ленточного мелкозаглубленного фундамента (минимальная), в зависимости от типа и глубины промерзания грунта

Примечание: Для того, чтобы узнать, какая глубина промерзания грунта в Вашем регионе, посмотрите ниже на таблицу №2, где даны значения для некоторых городов, с учетом типа грунта. Кликните по таблице, чтобы увеличить.

Таблица №2: Глубина промерзания грунта в некоторых регионах

Примечание: Помимо того, что на глубину заложения ленточного фундамента влияет глубина промерзания и тип грунта, так же не стоит отбрасывать еще один очень важный фактор – уровень грунтовых вод, о котором и поговорим далее.

Зависимость глубины заложения ленточного фундамента от уровня грунтовых вод (УГВ)

Существует два варианта расположения грунтовых вод – когда они расположены ниже глубины промерзания грунта, и когда – выше.

Уровень грунтовых вод ниже глубины промерзания грунта

Это можно считать хорошим показателем, и в этом случае, грунтовые воды в большинстве типов грунтов не оказывают особого влияния на глубину устройства монолитной железобетонной ленты.

Единственным ограничением, в данном случае, является то, что в таких грунтах, как суглинки, глины и им подобных, ленту необходимо закладывать минимум на половину глубины промерзания такого грунта. В других, «хороших» грунтах, этот фактор на заложение фундамента — не влияет.

Другими словами, если глубина промерзания в Вашем регионе, допустим – 1,5 метра , то ленточный мелкозаглубленный фундамент необходимо устраивать минимум на 0,75 метров .

Уровень грунтовых вод выше глубины промерзания грунта

Если грунтовые воды расположены высоко, то глубина копки траншеи для ленточного фундамента не зависит от их уровня только на скалистых грунтах, песчаных крупнозернистых, гравийных и им подобных.

На любых других типах грунтах, с высоким УГВ, монолитную ленту придется заглублять ниже глубины промерзания на 10-20см (таблица №2). В этом случае она станет заглубленным фундаментом.

Заглубленный ленточный фундамент

Заглубленный ленточный фундамент считается наиболее надежным из всех лент. Он закладывается ниже глубины промерзания грунта на 10-20 см . Еще одним условием его устройства является то, что грунт под его подошвой должен быть более или менее твердым.

В случае болотистых грунтов, торфяников и подобных им, ленточный фундамент закладывается на глубину, которая ниже этих слоев. В некоторых случаях, достаточно прокопать траншею до твердых пород грунта, а затем устроить песчаную или песчано-гравийную подушку до уровня, который чуть ниже глубины промерзания грунта в Вашем регионе.

Когда на строительном участке грунт совсем плох для заложения ленточного фундамента, или его устройство требует огромных затрат, можно попробовать рассчитать другой тип фундамента, например, плитный. Возможно, это будет как дешевле, так и надежнее.

Как уменьшить глубину заложения ленточного фундамента

После проведения всех расчетов по глубине заложения ленточного фундамента, частенько бывает так, что с учетом грунта и региона, его необходимо заложить очень глубоко. От сюда возникает вопрос о том, как сократить расходы и уменьшить глубину.

Существует несколько способов уменьшения глубины заложения ленточных фундаментов, все они основаны на том, чтобы уменьшить значение основных факторов, влияющих на фундамент.

Уменьшение глубины промерзания грунта

Изменить климат в регионе мы, конечно же, не сможем, но сможем изменить глубину промерзания, конкретно под подошвой фундамента, утеплив сам фундамент и грунт, прилегающий к нему с наружной стороны.

Таким образом мы сможем уменьшить глубину заложения фундамента, а также сократить расходы на него.

Отвод грунтовых вод от ленточного фундамента

Еще один действующий способ уменьшения глубины заложения ленточного фундамента – отвод воды от него.

Делается это с помощью устройства хорошей дренажной системы, которая отведет значительную часть воды от фундамента и не даст ей пагубно воздействовать на него.

Песчаная или песчано-гравийная подушка под фундаментом

В случае, когда на участке пучинистые слои грунта залегают достаточно глубоко, ленточный фундамент также придется закладывать на большую глубину. Уменьшить ее можно, заместив пучинистый грунт песчаной или песчано-гравийной подушкой.

Другими словами, необходимо выкопать глубокую траншею до твердых грунтовых пород, а после этого устроить там массивную песчано-гравийную подушку, которая распределит нагрузку от фундамента и дома на грунт равномерно и не даст силам пучения пагубно воздействовать на фундамент.

Подушку желательно делать не только под подошвой фундамента, но и рядом с ним, как показано на схеме.

Стоит отметить, что самым надежным методом уменьшения глубины заложения ленточного фундамента, является комбинированный способ, т.е. и устройство подушки, и утепление, а также устройство дренажа, если это понадобится.

Источник