Приведенная глубина заложения фундамента — это расстояние от поверхности земли до нижней точки основания фундамента, которое учитывает уровень грунтовых вод и может корректироваться в зависимости от различных строительных и геологических условий. Это значение важно для обеспечения устойчивости и долговечности строения, так как оно влияет на распределение нагрузки и защиту от воздействия природных факторов.
Кроме того, правильный расчет глубины заложения помогает избежать проблем с пучением грунтов зимой и деформацией фундамента в результате колебаний уровня грунтовых вод. Таким образом, выбор оптимальной глубины является критическим этапом в проектировании и строительстве зданий и сооружений.
Глубина заложения фундамента
Информацию про глубина заложения фундамента, вычисление глубины заложения, СНИП, Вы узнаете как определить глубину заложения фундамента, мелкозаглубленного и ленточного фундамента и глубины их заложения. Вопрос от клиента:
Виктор, 26 лет, Москва! "Добрый день, уважаемые специалисты. Я планирую заняться строительством двухэтажной дачи из сруба в Подмосковье. Работы сейчас на стадии проектирования. Я пытаюсь рассчитать все самостоятельно, но не обладая достаточным количеством опыта часто сталкиваюсь с необходимостью сторонней помощи. Так и в этот раз.
Инженеры, подскажите пожалуйста, как рассчитать глубину заложения фундамента. В интернете много противоречивой информации — не знаю чему верить. Заранее спасибо."
Мы решили развернуто ответить на вопрос клиента, и предлагаем ему целую информационную статью по данной тематике.
Определение глубины заложения фундамента — первоочередной этап проектирования всех видов железобетонных оснований.
Совет эксперта! Величина ГЗФ измеряется как расстояние между уровнем почвы на строительной площадке и отметкой нижней точки подошвы основания.
Из данной статьи вы узнаете, что необходимо учитывать при определении глубины заложения фундамента, на какую глубину принято заглублять ленточные основания разных типов и как самостоятельно рассчитать ГЗФ согласно требованиям действующих "Строительных норм и правил".
Рис. 1.1: Классификация фундаментов согласно уровню заглубления
Что нужно учесть при вычислении глубины заложения фундамента
В строительной практике глубина заложения ЖБ оснований — ленточных, плитных и столбчатых, рассчитывается на основании трех определяющих факторов:
- Геологических условий на строительном участке;
- Конструктивных особенностей возводимой постройки;
- Глубины промерзания почвы.
Расчет глубины заложения производится по каждому из 3-ех вышеперечисленных факторов, и в качестве проектной глубины принимается наибольшая из полученных величин ГЗФ.
Геологические условия на строительном участке
Анализ геологический условий стройплощадки необходим для определения глубины размещения несущего слоя почвы, на который должна опираться подошва основания.
Совет эксперта! В качестве несущего слоя выступает прослойка грунта, величина расчетного сопротивления которой превышает 150 кПа.
- В несущий слой почвы подошва основания должна быть заглублена как минимум на 20 сантиметров;
- Общая глубина заложения основания, при любых условиях, не должна быть меньше 50-ти сантиметров;
Выполняется определение уровня грунтовых вод . В идеале, основание должно закладываться выше этого уровня, однако нередко встречаются ситуации, когда глубина промерзания грунта и УГВ одинаковы, либо грунтовые воды вообще поднимаются выше уровня промерзания.
Рис. 1.2: Дренажная система для отвода грунтовых вод
Если заложение фундамента выше УГВ невозможно, вокруг основания обустраивается дренажная система из труб, опоясывающих периметр фундамента. Наличие дренажной системы позволяет отвести воду от расположенного рядом с фундаментом грунта, благодаря чему уменьшаются силы морозного пучения почвы, возникающие в холодное время года.
Глубина промерзания почвы
Ключевым фактором, влияющим на величину ГЗФ, является глубина промерзания почвы. Особенно важным данный фактор становится в условиях строительства на склонной к пучению почве, к которой относится:
- Влагонасыщенный песчаный грунт;
- Пылистая и мелкая песчаная почва;
- Высокопластичная глинистая почва;
- Глинистый суглинок.
Совет эксперта! Сила пучения — это выталкивающее воздействие, оказываемое грунтом на расположенное в нем основание здания.
Рис. 1.3: Воздействие сил пучения на фундаменты разной глубины заложения
В холодное время года, при промерзании почвы, влага, которой она пропитана, превращается в лед, увеличивая свой объем на 3-9%.
Из-за огромной плотности нижних пластов грунта, увеличившаяся в объеме почва не может расширятся вниз, и она начинает давить вверх, оказывая на основание выталкивающие нагрузки вертикального и касательного воздействия.
Следствием пучения являются деформации оснований — ленточные и плитные фундаменты перекашиваются, стены покрываются трещинами, выпирают оконные и дверные рамы.
Совет эксперта! Глубина заложения основания в пучинистой почве всегда должна быть большей глубины промерзания грунта — на фундамент, расположенный ниже ГПГ, не действуют силы вертикального пучения.
Конструктивные особенности возводимой постройки
Глубина заложения фундамента определяется с учетом следующих конструктивных особенностей возводимого строения:
- Наличие цокольного этажа либо подвального помещения;
- Наличие оснований под отдельно стоящее оборудование;
- Характер и сила нагрузок, которые здание будет оказывать на несущий фундамент (ветровые, снеговые и от массы сооружения);
Рис. 1.4: Ленточный фундамент подвального помещения и воздействие на него грунтовых вод
Совет эксперта! Ленточные фундаменты, если будет возводится подвальное помещение, заглубляются на 50 сантиметров ниже крайней точки его пола, столбчатые фундамента — ниже на 150 см.
Глубина заложения фундамента СНИП
Требования и правила по определению глубины заложения железобетонных фундаментов приведены в нормативном справочнике СНиП № 20201-83 "Фундаменты зданий и сооружений".
В пункте 2.25 данного документа приведены формулы и таблицы, с помощью которых на практике можно рассчитать глубину заложения ЖБ фундаментов. Для этого потребуются такие исходные данные:
- Тип почвы;
- Ежемесячная и среднегодовая температура в регионе;
- Технический проект постройки;
- Глубина размещения грунтовых вод.
Рис. Глубина заложения ленточного фундамента исходя из глубины промерзания
Как и чем определить глубину заложения фундамента
Основное влияние на ГЗФ оказывает глубина промерзания почвы, так что расчеты по выявлению ГЗФ требуют предварительного определения данной величины и сопоставления полученного результата с нормативной таблицей.
Рис. 1.5: Схема ленточного фундамента под дом из сруба
Для примера произведем расчет глубины заложения основания под дом из сруба, место строительства — Москва.
Рассчитываем нормативный показатель глубины промерзания почвы
Делается это по формуле:
Где d0 — коэффициент, величина которого отличается для разных видов почвы:
- Глинистый и суглинистый грунт — 0,23;
- Супесь, мелкий песчаный грунт — 0,28;
- Средняя и крупная песчаная почва — 0,30;
- Скальной грунт — 0,34;
√Mt — это квадратный корень всех минусовых месячных температур в регионе за один календарный год. Узнать среднемесячные температуры в конкретных регионах России можно в приложении 5.1 к СниП №23-01-99 "Строительная климатология".
Для Москвы среднемесячные температуры будут следующими:
На основании таблицы определяем √Mt (суммируем только минусовые температуры): √5,6+1,1+1,3+7,1+7,8 = 4,78.
Теперь мы можем рассчитать основную формулу нормативного промерзания:
Коэффициент 0,23 взяли для глинистой почвы и суглинка, которые преобладают в столице России.
Определяем расчетную глубину промерзания почвы под конкретным зданием
Расчетная ГПП, на основании которой будет определятся глубина заложения фундамента, высчитывается по формуле:
В которой, Dfn — уже рассчитанная нами величина нормативного промерзания, а Kh — коэффициент, который отличается для отапливаемых и неотапливаемых зданий.
Для неотапливаемых помещений, если они расположены в регионах с плюсовой среднегодовой температурой (в Москве — +5,4) он всегда равен 1.1.
Коэффициент Kh для отапливаемых помещений вы можете узнать из нижеприведенной таблицы.
Таблица 1.2: Коэффициенты Kh при разных температурах внутри помещения
Теперь мы можем определить расчетную глубину промерзания почвы в Москве под разными сооружениями:
- Отапливаемая постройка с неотапливаемым подвалом: Df = 1×1.1 = 1.1 м;
- Отапливаемая постройка с утепленным цоколем, без подвала: Df = 0.7×1.1 = 0.8 м;
- Неотапливаемая постройка, без подавала: Df = 1.1×1.1 = 1.21 м.
Определяем глубину заложения основания
Пользуясь данными таблицы соотношения уровня грунтовых вод и ГПГ мы можем определить оптимальную глубину заложения ЖБ основания, которая позволит свести к минимуму воздействующие на фундамент в холодное время года силы пучения.
Таблица 1.2: Глубина заложения фундамента в разных условиях
Совет эксперта! Точную глубину грунтовых вод и показатель текучести почвы можно узнать только в результате геологических изысканий на строительном участке. Если у вас нет возможности провести такие работы, рекомендуется брать глубину фундамента с запасом — "не менее величины Df".
Ленточный фундамент глубина заложения
В зависимости от глубины заложения классифицируют два вида ленточных фундаментов — глубокого и мелкого заложения.
Ленточный фундамент глубокого заложения обустраивается на склонной к морозному пучению почве, из-за выталкивающих нагрузок которой любой другой фундамент бы деформировался. На таком фундаменте могут возводится тяжелые кирпичные дома, здания из сруба либо многоэтажные газобетонные постройки.
Рис. 1.6: Ленточный фундамент глубокого заложения с цокольным этажом
Совет эксперта! Нижняя точка опорной подошвы фундаментов глубокого заложения всегда размещается на 20-25 сантиметров ниже глубины промерзания грунта.
Существует два вида сил пучения:
- Вертикальные — наиболее мощные воздействия, которые исходят от слоев почвы, расположенных под опорной подошвой фундамента;
- Касательное — выталкивающие воздействия, оказываемые в результате трения расширяющейся почвы и боковых стенок основания.
Благодаря такому размещению опорная подошва, расположенная в непромерзающем грунте, не подвергается вертикальным выталкивающим силам пучения. Остаются лишь касательные воздействия, которые нивелируются давлением, оказываемым на основание массой постройки, и никакого серьезного вреда не приносят.
Рис. 1.7: Схема ленточного фундамента глубокого заложения
Наибольшая экономически обоснованная глубина размещения в грунте ленточных оснований — два с половиной метра. При необходимости превышения этой глубины рационально отказаться от ленточного фундамента и отдать предпочтение основаниям из забивных либо буронабивных свай.
Мелкозаглубленный фундамент глубина заложения
Мелкозаглубленное основание — подвид ленточного фундамента, при обустройстве которого не учитывается величина ГПГ.
Такой фундамент применяется для возведения легких домов из дерева, каркасных панелей, пенобетона либо небольших кирпичных зданий на непучинистой почве с низким уровнем расположения грунтовых вод.
Рис. 1.8: Схема мелкозаглубленного ленточного фундамента
Мелкозаглубленное ленточное основание противопоказано строить на:
- торфяных и иловых грунтах;
- неоднородной почве;
- на любых видах сильнопучинистой почвы;
- на подтапливаемой местности.
Совет эксперта! Минимально допустимой глубиной заложения мелкозаглубленного ленточного основания принято считать 50 сантиметров.
В регионах со скальным грунтом, где делать углубления в почве экономически не выгодно, такое основание может размещаться прямо на поверхности грунта.
Рис. 1.9: Мелкозаглубленный ленточный фундамент
Для глинистой и суглинистой почвы оптимальная глубина заложения мелкозаглубленного основания составляет 80-90 сантиметров.
При строительных работах в условиях низкоплотного верхнего слоя почвы, мелкозаглубленный фундамент нужно заглублять до уровня пластов плотного грунта со стабильными несущими характеристиками.
Приведенная глубина заложения фундамента это
Принимая b=0,7 м, считаем А, W, Pmax, Pmin, и проверяем условия.
Все необходимые условия выполняются.
Вычисление вероятной осадки ленточного фундамента
Расчет осадки фундамента производится по формуле:
где S — конечная осадка отдельного фундамента, определяемая расчетом;
Su — предельная величина деформации основания фундамента зданий и сооружений, принимаемая по СНБ 5.01.01-99 равной 8 см.
Основным методом определения полной осадки фундамента является метод послойного суммирования. Расчет начинается с построения эпюр природного и дополнительного давлений. На геологический разрез наносятся контуры сечения фундамента, затем от оси фундамента влево откладываются ординаты эпюр природного давления zg в кПа, определяемого по формуле:
где i — удельный вес грунта i-го слоя, кН/м 3 ;
hi — толщина грунта i-го слоя, м.
Вправо от оси фундамента откладывается эпюра природного давления, но уменьшенная в 5 раз.
Для построения эпюры дополнительного давления zp толщина грунта ниже подошвы фундамента в пределах глубины, приблизительно равной трехкратной ширине фундамента, разбивается на ряд слоев мощностью не более 0,4b (обычно 0,2b). Дополнительное вертикальное давление P0 непосредственно под подошвой фундамента определяется как разность между средним давлением по оси фундамента и вертикальным напряжением от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента:
Дополнительное вертикальное напряжение zp для любого сечения, расположенного на глубине z от подошвы фундамента, определяется по формуле:
где — коэффициент, принимаемый по таблица 3.1 СНБ 5.01.01-99 в зависимости от формы подошвы фундамента, соотношения сторон прямоугольного фундамента =l/b больше 10 и относительной глубины =z/b.
Построив в произвольном, но одинаковом масштабе эпюры бытового и дополнительного напряжений, определяют нижнюю границу сжимаемой толщи основания, находящуюся в точке 0, где zp =0,2zg. При модуле деформации Еzg. Расчет осадки отдельного фундамента на основании в виде упругого линейно деформируемого полупространства с условным ограничением величины сжимаемой зоны производится по формуле:
где Si — i-ая осадка отдельного слоя, см;
hi — толщина i-го слоя грунта основания, см;
Еi — модуль деформации грунта i-го слоя, кПа;
— безразмерный коэффициент, равный 0,8;
zpi — среднее значение дополнительного вертикального нормального напряжения в i-том слое грунта, равное полусумме напряжений на верхней и нижней границах слоя, кПа.
Расчет осадки фундаментов удобно выполнять в табличной форме (см. далее).
Расчет выполнен от планировочной отметки земли
Глубина заложения фундаментов
Долговечность и прочность здания напрямую связана с глубиной закладки фундамента. Правильные размеры основания вычисляют заранее, на этапе подготовки к строительству. Ошибки в расчетах могут привести к фатальным последствиям – на фундаменте появятся трещины.
Факторы, от которых зависит глубина закладки фундамента
Чтобы правильно рассчитать нужную глубину, учитывают несколько факторов.
Обязательно берут во внимание тип грунта, предварительно проведя геологическое исследование путем бурения скважин глубиной до 40 м. Затем определяют степень пучинистости почвы. Земля считается непучинистой, если в составе грунта преобладает:
- щебень;
- галька;
- песок;
- обломки камней.
В этом случае можно не брать во внимание уровень промерзания почвы.
Глубину промерзания грунта можно определить, ориентируясь на готовые карты. При составлении таких карт используются усредненные значения. Для более точных расчетов применяется специальная формула. Если планируется возведение отапливаемой постройки, применяют понижающий коэффициент, так как в этом случае почва будет промерзать на меньшую глубину. При анализе данных учитывают температуру самых холодных зим в регионе.
Глубина заложения основания здания зависит и от конструктивных особенностей возводимого строения. Значение имеет наличие или отсутствие в будущем здании:
- подвала;
- цокольного этажа;
- приямков;
- опорных конструкций.
В расчет берут величину нагрузок на фундамент, прокладку коммуникаций. Если часть здания будет располагаться под землей, фундамент дополнительно заглубляют на 50 см. При установке столбчатых опор этот показатель увеличивают до 150 см
Возводя постройку на пучинистых грунтах, учитывают уровень грунтовых вод. Впитавший влагу бетон при промерзании начнет разрушаться. К тому же, в подземных водах часто содержатся различные примеси, способные негативно повлиять на состояние бетонной конструкции.
Глубина заложения ленточного фундамента
Фундамент ленточного типа часто используют в малоэтажном строительстве. К его преимуществам относят низкие затраты на строительство и несложную технологию укладки.
Конструкция в виде ленты хорошо подойдет для почв, не склонных к пучению. На слабопучинистом грунте глубина закладки должна составлять 50-60 см. При среднем показателе пучинистости цифры увеличиваются до 75-150 см. В холодных регионах бетонную ленту закладывают на глубину до 2 м.
На глубину опорной конструкции влияет также уровень грунтовых вод и уровень промерзания почвы, габариты строения. Ленточный фундамент глубокого заложения способен выдержать вес кирпичного дома в несколько этажей. Если постройка возводится на грунте с низкой плотностью в верхнем слое, ленту заглубляют до уровня плотного грунтового пласта.
Глубина заложения столбчатого фундамента
Фундамент из столбов подходит для небольших легких построек. Как правило, это – бани, гаражи, летние кухни, беседки, каркасные и щитовые дома. К основным плюсам конструкции можно отнести простоту монтажа и сниженные материальные затраты. Возведение столбчатого фундамента обходится в 2 раза дешевле закладки фундамента ленточного типа.
Выполненные из бетона столбы прослужат до 80 лет, срок эксплуатации монолитной конструкции, укрепленной арматурой – в 2 раза больше. Глубина закладки опор зависит от уровня промерзания грунта. В среднем это – 80 см. Столбчатый фундамент должен заглубляться на 20-30 см ниже уровня промерзания. Важно также рассчитать количество столбов, этим должны заниматься специалисты.
Глубина заложения плитного фундамента
Фундамент в виде монолитной плиты самый надежный и долговечный. Стоит такая конструкция дороже ленточного и столбчатого фундаментов, дорогостоящим будет и монтаж. Выбор в пользу основания этого типа делают, если стройка ведется на участке со слабым грунтом или предстоит построить массивное здание.
Глубина закладки плитного фундамента доходит до 1 м. В регионах с морозными зимами этот показатель может быть превышен. Если предварительно не проводились геологические исследования с целью определения уровня грунтовых вод и характеристик грунта, фундамент укладывают с запасом.
