Расчет глубины заложения фундамента: основные факторы

Какой фундамент выбрать

Главным вопросом на этапе проектирования или начала строительства является именно этот. Представленная выше информация может лишь сориентировать будущего заказчика в различных вариантах.

Вторая сторона вопроса в том, что, закладывая в проект необоснованно высокую прочность фундамента, мы можем значительно повысить стоимость постройки, поскольку стоимость фундамента составляет до 30 и более процентов от стоимости дома. Как быть? Ответ таков: правильный выбор фундамента — это профессиональный расчёт, в основе которого реальный проект, геологическая оценка почвы и пожелания заказчика. Например, если необходимость цокольного этажа или подвала невысока, то можно на этом сэкономить значительную сумму за счёт выбора соответствующих вариантов. Таким образом, выбор фундамента является довольно сложным вопросом, при решении которого следует учитывать многие условия и факторы.

Ниже представлены краткие сведения по выбору фундамента, в зависимости от условий и различных факторов:

• фундаменты мелкого заложения. Применяются на почвах различной устойчивости, как правило, для сооружений с небольшой нагрузкой на фундамент. По типам могут быть ленточными, плитными, столбчатыми, монолитными. Все они были рассмотрены в предыдущих разделах;

• фундаменты глубокого заложения. Применяются на неустойчивых почвах, при высоком уровне грунтовых вод, для крупных зданий и сооружений;

• бетонный фундамент. Универсальный вариант с возможностью индивидуального проектирования для конкретных условий;

• железобетонный фундамент. Аналогичен бетонному фундаменту, представляет собой усиленный вариант с использованием арматурного каркаса;

• фундамент из шпал. Популярный по причине невысокой стоимости тип, используемый для частных построек, является примером вторичного использования материалов. Применение шпал, обработанных специальным веществом, исключающим гниение древесины, делает его привлекательным и ввиду низкой трудоёмкости работ;

• деревянный фундамент. Простой вариант для лёгких и временных строений. Используется древесина, слабо поддающаяся гниению, например лиственница. Дополнительно может быть обработана специальным веществом, противодействующим гниению;
• забивной фундамент. Один из многочисленных вариантов свайных фундаментов. Каждый забивной вариант, как правило, есть результат индивидуального проекта или технического решения для конкретных условий.

Любой заказчик может найти для себя и своих условий оптимальный вариант строительства жилья, однако всё чаще технологически и экономически верное решение принимается на основе проекта, разработанного в специализированной компании, зарекомендовавшей себя на этом рынке. В таком случае выбор фундамента будет частью цельного и сбалансированного проекта, в котором учёт пожеланий заказчика и выбор оптимального варианта будут результатом профессиональных расчётов. Следует ожидать, что цена и качество такого проекта будут на высоте.

Видео: виды и свойства фундаментов

Обоснованный выбор фундамента гарантирует качественный проект, в котором эта задача является лишь одной из многих в сбалансированном общем решении. Главный результат — верное соотношение бюджета строительства с конечным качеством.

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.

Плитное основание

Цельная железобетонная плита отличается повышенным запасом прочности, высоким уровнем надежности и длительным периодом эксплуатации. Однако она требует повышенных трудовых и денежных затрат на ее сооружение. Плитный фундамент снижает воздействие массы здания на грунт и популярен на слабых почвах.

Уровень заглубления монолитной плиты из армированного бетона различный:

• мелкозаглубленная плита закладывается на предварительно уплотненную гравийно-песчаную подушку на глубину 0,2–0,5 м;
• расстояние от нулевой отметки до нижнего края глубокозаглубленной фундаментной плиты может достигать одного метра.

Принятие решения о глубине фундамента производится индивидуально, с учетом массы строения, особенностей почвы и климатических условий.

Основа ленточного типа

Основание ленточного типа пользуется популярностью в частном строительстве. По сравнению с цельными железобетонными плитами, ленточная конструкция требует меньших денежных расходов и трудовых затрат. Основа ленточного типа выполнена в виде бетонного контура, усиленного стальной арматурой. Он повторяет конфигурацию стен и внутренних перегородок здания. Железобетонная лента воспринимает нагрузки от массы здания и равномерно распределяет их на почву через поверхность фундаментной подошвы.

Пример заложения ленточного основания

Область применения данной конструкции:

• однородные почвы;
• слабопучинистые грунты.

На влагонасыщенных и неоднородных грунтах, а также глинистых почвах не рекомендуется сооружать основу ленточного типа.

Глубину заложения железобетонной ленты определяют по следующим параметрам:

• степени промерзания грунта;
• уровню подземных вод;
• концентрации влаги в почве.

С повышением глубины промерзания и близости расположения водоносных слоев повышается вероятность морозного пучения грунта, оказывающего отрицательное влияние на прочность основы.

С целью уменьшения влияния этих факторов производится заложение фундамента на различную глубину:

• низ мелкозаглубленной основы, расположенной на малопучинистых почвах, располагается на расстоянии 50–60 см от нулевой отметки;
• подошвы среднезаглубленного и глубокозаглубленного оснований располагаются на уровне от 75 см до 150 см в зависимости от типа почвы.

В условиях холодного климата и северных районов предельный уровень заглубления не превышает 1,8–2 м.

Факторы, влияющие на определение глубины фундамента

Для определения глубины заложения ленточного основания за основу принимают три основных фактора.

Геологические условия участка

Для получения более точных данных необходимо провести инженерно-геологические изыскания. Такие работы проводятся специализированными компаниями, которые делают отбор образцов грунта с участка и исследуют их в лабораторных условиях. Результатом проведенного анализа становятся следующие данные:

• Вид грунта, его плотность и несущая способность.
• Уровень залегания грунтовых вод.

После проведенного анализа определяется плотный слой, на который будет непосредственно опираться фундамент. Для этого следует ознакомиться с несущими свойствами разных видов грунта:

• Скальный грунт является самым плотным видом, так как отличается спаянной и сцементированной структурой. Среди достоинств этого типа можно выделить устойчивость к замерзанию и сжатию. Однако разработка такого грунта очень сложная.
• Крупнообломочный грунт состоит из кристаллических и осадочных пород, поэтому имеет низкую степень сжимаемости и, как следствие, высокую несущую способность. Разрабатывать такой грунт довольно сложно.
• Песок отличается сохранением объема после быстрого сжатия, следовательно, имеет хорошую несущую способность.
• Супеси при повышенной влажности становятся подвижными, поэтому на таком грунте лучше вообще не строить фундамент.
• Суглинок отличается тем, может размываться водой, но при большой нагрузке способен сжиматься.
• Глина является хорошим грунтом для фундамента, но следует знать, что повышенное содержание влаги в таком грунте приводит к его пучению.

Определившись с несущей способностью грунта, следует помнить, что не рекомендуется возводить ленточное основание на пучинистых и глубокопромерзающих почвах.

Кроме того существуют стандартные правила заложения фундамента:

• Глубина заложения не должна быть менее 50 см.
• В несущий слой заглубление должно выполняться на 10-20 см.
• По возможности следует проводить закладку выше уровня грунтовых вод, чтобы сократить расходы на земляные работы.

Климатические условия

Во многом глубина закладки фундамента зависит от уровня промерзания и оттаивания грунта. Некоторые виды грунта при замерзании склонны к пучению, то есть к увеличению объема. При строительстве на участках с преобладанием таких грунтов не рекомендуется обустраивать подошву фундамента выше уровня промерзания.

Условия окружающей среды

Также в этой ситуации стоит обратить внимание на уровень грунтовых вод. Глубина заложения фундамента определяется уровнем промерзания грунта, склонного к пучению, только в том случае, если грунтовые воды лежат на глубине более 2 метров от точки промерзания

Конструктивные особенности строения

Глубина заложения ленточного фундамента во многом определяется конструктивными особенностями возводимого здания. В частности речь идет о следующем:

• Предполагаемое строительство подвала, цокольного этажа или других подземных помещений.
• Наличие приямков или оснований для оборудования.
• Имеющиеся подземные коммуникации и глубина их заложения.
• Конструкция фундамента.
• Предполагаемые нагрузки на основу строения.

Заглубление ленты в большинстве случаев выполняется на 50 см ниже подошвы подземного помещения.

При расчете глубины фундамента по перечисленным факторам выбирается максимальное значение из трех и принимается за основу.

Естественные основания

Мы уже упоминали в разделе введение, следует обратить особое внимание на фундаменты под колонны на естественном основании. Что же это такое и в чем особенности?

Дело все в том, что они усложнены в сравнении с обычными основаниями, ведь согласитесь, что на колонну приходится приличная нагрузка, а ее несущая площадь куда меньше, чем у обычной стены

Дело все в том, что они усложнены в сравнении с обычными основаниями, ведь согласитесь, что на колонну приходится приличная нагрузка, а ее несущая площадь куда меньше, чем у обычной стены.

Итак, 2 основных типа таких оснований:

со ступенчатой плитной частью;

Ступенчатая плитная часть

с пирамидальной плитной частью

Пирамидальная плитная часть

Весь этот документ – эта своеобразная инструкция, которая посвящает вас в тонкости постройки таких сооружений.

https://youtube.com/watch?v=EC66CmFX9oo

Как рассчитать самостоятельно для дома?

При наличии минимального опыта в проектировании строительных объектов вполне реально сделать расчёт глубины фундамента самостоятельно. Когда уже есть предварительная схема проекта самого дома, приступают к расчёту ГЗФ, учитывая ряд показателей.

Нагрузка на грунт

Чтобы рассчитать нагрузку на грунт от веса всего здания, определяют вес всех строительных конструкций, принимая во внимание всё то, что будет находиться внутри дома — от мебели, отопительных, водопроводных, канализационных и электротехнических коммуникаций и оборудования, снеговой нагрузки до максимального количества людей. Также ориентировочно определяют вес будущих фундаментных конструкций

Удельное сопротивление почвы

Если нужно определить удельное сопротивление почвы с особой точностью, то применяют опытно-лабораторный способ.

Добытые бурением на стройучастке образцы грунта передают в строительную лабораторию. Там кубики проб почвы подвергают нагрузкам до полного разрушения. Пиковое давление и будет величиной удельного сопротивления грунта.

Опорная площадь

Сопоставляя две величины – удельное сопротивление грунта и удельную нагрузку от веса здания находят оптимальную площадь опоры. Главное условие состоит в том, чтобы значение первой величины было больше второго параметра.

Тип основания

В зависимости от требуемой площади опоры и других условий выбирают вид фундаментного основания:

• Ленточный. Фундамент представляет собой сплошной опорный массив из монолитного или сборного железобетона, также в виде кладки из бутового или природного камня. Основание выглядит, как лента, возведённая по периметру несущих стен. Ленты бывают мелкого и глубокого заложения:
  1. Мелкозаглублённые фундаменты устраивают на прочных грунтах с глубиной промерзания почвы не более 300 мм.
  2. Подошвы глубоко заглублённых оснований не должны доходить до уровня грунтовых вод 1,5 м.
• Столбчатый. Отдельно стоящие опоры в виде столбов могут быть различной расчётной длины в зависимости от перепада высот несущих пластов почвы в разных местах стройучастка.

  Оптимальную глубину заложения подошвы всех столбов принимают одинаковой по максимальному расчётному размеру. Такой подход упрощает возведение и сокращает сроки строительства фундаментного основания дома.

• Сваи. Сваи могут быть в виде металлических или железобетонных опор, забиваемых в грунт копром. С их помощью прошивают слабые слои почвы и погружают их концы в несущий пласт минимум на 300 мм. Таким же образом ввинчивают в грунт винтовые опоры.
• Плитный. Такая конструкция решает проблему возведения основания для дома на исключительно слабых почвах таких, как торфяники, болотистые грунты и т.п. Большая площадь опоры сводит к минимуму удельную нагрузку от здания. Глубина заложения практически равна толщине, снятого плодородного слоя земли.

Расчётная формула

Глубину промерзания Нмёрз определяют по таблице СНиП. Если с этим возникают затруднения, то параметр можно определить, просто выкопав яму зимой на стройучастке.

Справочная таблица СНиП.

Глубину промерзания узнают из вертикальной съёмки. Необходимо знать, что отапливаемый дом прогревает землю под собой. За счёт этого глубина промерзания уменьшается на 20%. Исходя из этого, фактическая величина будет равна:

Уровень грунтовых вод

Близость грунтовых вод к поверхности земли лучше всего узнать в архиве местного управления градостроительства и архитектуры. Также этот параметр определяют опытным бурением скважины. Самый лучший способ состоит в том, чтобы во время весенней распутицы заглянуть в соседний колодец. Расстояние до поверхности воды будет оптимальным параметром, который нужно учитывать при расчёте ГЗФ.

Оптимальное заглубление

Чтобы была бы более понятна методика расчёта, надо рассмотреть это на конкретном примере. Допустим, что нужно определить ГЗФ на стройучастке, где сначала нужно узнать все вышеперечисленные исходные данные:

• Глубина промерзания почвы. По таблице СНиП почва на стройучастке промерзает на 2 м в глубину.
• Уровень грунтовых вод. Величину этого параметра берут из вертикальной съёмки или замеряют в колодце. Он равен 3,4 м.
• Тип фундамента. Был выбран столбчатый тип основания.
• Рельеф местности — косогор.
• Перепад глубины пролегания несущего слоя грунта – 2 м. Данные вертикальной съёмки.

Принимая во внимание первые два фактора оптимальную глубину заложения фундамента, определяют, как среднее между 2 и 3,4 м = 2,7 м. Учитывая рельеф местности, в высшей точке участка длина столбов будет равна 2,7 м, а внизу – 4,7 м

Виды

Варианты строительства фундамента Фундаменты могут отличаться материалами, которые используются для их возведения, глубиной, а также способом исполнения. Именно по способу исполнения разделяют их виды:

• Столбчатый тип практически универсальный, хорошо оправдывает себя, как основа для любых щитовых домов или таунхаусов. Установка столбов происходит в специальные заранее пробурённые лунки, которые делаются по всему периметру здания. Расстояние между опорами рассчитывается индивидуально. Для опор используются натуральные материалы брёвна, природный камень и искусственные составляющие (трубы или железобетонные пасынки).

  Устройство столбчатого фундамента

• Свайный фундамент отличается от столбчатого длиной элементов и принципом работы. У столбчатого масса дома приходится на подошву, а у свайного на боковую поверхность. Свайный хорош тем, что позволяет исключить деформацию различных частей постройки за счёт равномерного распределения нагрузки всего строения, а это предотвращает его деформацию. Такой фундамент может быть двух типов: висячим или подпорным.

  Виды свайного фундамента При первом типе сваи вбиваются непосредственно в грунт, где сосредотачивается нагрузка: углы, пересечения стен. Длина таких свай может быть несколько метров. Это обуславливается тем, что основная нагрузка передаётся боковой частью опоры. 2. Подпорный тип фундамента устанавливаться на малую глубину, но с меньшими интервалами, чем висячий. Стоит ли делать свайный фундамент под двухэтажный дом определяется несколькими параметрами. Основной параметр, это тип грунта, второй – материал дома.

• Ленточный фундамент – самый удобный тип для постройки малогабаритных домов. Для его монтажа используется блочный тип закладки или цельная бетонная лента. Такая конструкция проста и не подвержена разрушению. Базовые блоки могут быть заполненные или облегчённые (пустотелые), в зависимости от требований всей конструкции. Преимущество его в том, что дома из газобетона построенные на таком основании отличаются долговечностью и устойчивостью к движению почвы. Кроме этого, ленточный фундамент можно устанавливать на минимальной глубине, что делает строительство независимым от геодезических показателей.

  Ленточный фундамент и его устройство

• Монолитная плита характеризуется сейсмостойкостью. Это цельная платформа с большой площадью, высота которой рассчитывается относительно условий местности будущей постройки. Этот тип основания самый устойчивый к смещениям грунта и самый затратный по расходу бетона.

  Устройство монолитного основания

Выбор конкретного типа фундамента для двухэтажного дома зависит от пожеланий клиента, особенностей местности и архитектурного плана. Но при этом есть рекомендации относительно выбора наилучшего варианта, с точки зрения долговечности, лёгкости монтажа и сохранения бюджета.

Расчёт ширины подошвы

Каждый фундамент имеет две горизонтальные плоскости. Верхняя, соприкасающаяся со стенами, называется обрезом, а нижняя, контактирующая с почвой – подошвой. Определение размеров подошвы – главное в его расчёте. На видео Вы сможете увидеть процесс заложения нижней части фундамента.

Для безошибочного расчёта ширины подошвы, кроме веса строения, также надо знать вид грунта, на котором производится строительство. Несущая способность у каждого вида грунта своя. Её определают по таблице:

Мы узнали массу/вес постройки. Теперь, зная вид почвы, можно определить ширину основания монолита.

Общую массу строения увеличим на вес находящейся в нём мебели и несущей платформы, которая также будет оказывать давление на почву, возможный вес атмосферных осадков – снега.

Общая масса дома, учитывая дополнительные нагрузки, составила 200 т. Выбираем ширину подошвы равную ширине блочного материала – 50 см. Длина дома – 3000 см. 3000 умножаем на 50, итог 150000 кв.см. – площадь дома, которая будет оказывать давление на землю.

Наш дом построен на влажной глине. В среднем она воспринимает вес 2 кг/см2.

150000 умножаем на 2, получаем 300000 кг/см2 – максимальный вес, который выдержит данная почва. Наш дом весит 200 тыс. кг.

300000 – 200000 = 100 тыс. кг – запас прочности.

Грунт легко выдержит постройку, возможны даже дополнительные нагрузки. Ширина основания ленты составит 50 см.

Фундаменты мелкого заложения, сплошные плиты

Фундаменты мелкого заложения применяют для зданий 2 и 3 категорий когда глубина промерзания низкая и заглублять подошву настолько экономически не целесообразно. Второй вариант — глубина сезонного промерзания ниже уровня грунтовых вод.

При этом, геология грунтов на участке должна позволять по природной несущей способности возводить мелко заглублённый фундамент.

Обустройство фундамента сплошной плиты по СП 50-101-2004.

Обустройство должно предусматривать дренаж, утепление отмостки, надёжную гидроизоляцию. Иногда заранее закладывается в проект усиление нижележащих грунтов методом инъекции цементным раствором, установка свай с целью удерживания фундамента от поднятия в случае вспучивания.

Эти меры достаточно эффективные, позволяют гарантировать долговечность фундамента до 50 лет. Расчёт заложения подошвы ведётся с учётом геологии распределения пластов грунта на участке.

Ширина фундамента зависит от несущей способности грунтов на которые он опирается и толщины кирпичной или блочной стены каркаса строения, расчётной по тепло потерям для данного климатического пояса.

Плитный монолитный фундамент рекомендуется возводить в густо застроенных городах и районах, например в Москве, где ограничена возможность копать глубокие котлованы. При соблюдении технологии строительства, плитный фундамент считается надёжнее других оснований.

Расчёт проводится по положениям СП 50-101-2004, сложен для не специалиста, выгоден по экономическим затратам, срокам возведения.