Почему глубина промерзания различается под дорогой и фундаментом дома в лесу

Глубина промерзания в лесу под дорогой и фундаментом дома различается в первую очередь из-за разного уровня тепловых изоляционных свойств этих поверхностей. Дороги, как правило, имеют большую площадь и плотность, а также могут нагреваться от автотранспорта, что способствует небольшому уменьшению глубины промерзания. В то же время, лесная зона покрыта растительностью, которая создаёт естественное тепло и способствует задержке тепла от почвы, что также влияет на уровень промерзания.

Фундамент дома изготавливается из материалов, которые обладают высокой теплопроводностью, и его конструкция часто включает в себя систему теплоизоляции, что приводит к большему понижению температуры в почве под ним. Кроме того, использование инженерных решений, таких как глубина заложения фундамента и использование дренажа, также играет важную роль, что в итоге приводит к более глубокому промерзанию в месте его установки.

Нормативные уровни глубины промерзания грунта

В холодное время года земля промерзает на определенную глубину. Один и тот же природный процесс протекает по-разному в различных регионах РФ. Показатель промерзания зависит в первую очередь от климата и типа грунта.

Таблица: Глубина промерзания грунта по географическому положению и типу грунта

Средний уровень промерзания земли

Уровень промерзания по типу грунта

мелкий песок, супесь

крупный и гравелистый песок

в Самарской области

в Ростовской области (в Ростове на Дону)

в Пермском крае

в Тульской области

в Саратовской области

в Ярославской области

в Рязанской области

в Кемеровской области

в Ставропольском крае (Ставрополь)

Полезное: Как правильно сделать отмостку вокруг дома

Зачем нужны данные по глубине промерзания

Информация по глубине промерзания грунта необходима для расчета заглубления фундамента. Учитываются особенности местности и вид почвы, уровень подземных вод, морозное пучение. Почва являет собой естественное самостоятельное органически-минеральное тело, которое находится в поверхностном слое земной литосферы. А понятие грунта включает в себя не только почву, но и горные породы, и техногенные образования, и осадки.

Фундамент, как несущая строительная конструкция, принимает на себя нагрузки от конструкций, расположенных сверху. Нагрузки распределяются по основанию строения, то есть по грунтовым массивам определенного объема. Фундаменты чаще всего делают из камня, стали или бетона и закладывают ниже глубины промерзания. Такой подход позволяет предотвратить выпучивание (деформацию с расширением объема в результате замерзания воды) и избыточное давление на несущую конструкцию.

В зависимости от региона, типа грунта и соответствующей глубины заложения, строителям целесообразно использовать следующие виды фундаментов:

• по конструктивным особенностям — столбчатый, ленточный, свайный, плитный, континуальный;
• по выбранному материалу — каменный, железо- или ячеистобетонный.

Способы определения глубины промерзания

Что показывает глубина промерзания грунта? Число обозначает максимальное расстояние от поверхности до нулевой температурной отметки внутри почвы в сезон минимальных температур. Данные определяются инструментальным методом в течение десятилетия, заносятся в специальные таблицы. Вся вода, которая есть в почве, расширяется при преобразовании в лед.

Вспученный таким образом грунт будет давить на фундамент. Чтобы избежать этих рисков, нужно делать закладку ниже уровня промерзания.

Наиболее точно глубину сезонного промерзания (и проникания в грунт нулевой температуры) определяют с помощью мерзлотомера (см. ГОСТ 24847-81 — Методы определения глубины сезонного промерзания). Указанная методика распространяется на песчаные, глинистые и крупнообломочные грунты – кроме скальных грунтов и вечной мерзлоты.

Полезное: Возводим ленточный фундамент для каркасного дома

Специалисты по строительству, действующие согласно нормативов РФ, перед закладкой фундамента всегда учитывают глубину промерзания грунта. Этот усредненный показатель можно посмотреть на карте в строительных нормах и правилах (СНиП 2.01.01-82) или высчитать по формулам из СНиП 2.02.01-83, пункт 2.27. Таким образом, если вы будете углубляться в вопрос и искать информацию, вам пригодится официальная документация: строительные нормативы «Строительная климатология и геофизика», а также «Основания зданий и сооружений».

Определяем глубину промерзания грунта по формуле

В случаях, когда глубина промерзания грунта в вашем географическом регионе не превышает 2,5 метров, можно определить норматив сезонного промерзания по формуле.

• dfn – сезонное промерзание грунта в метрах;
• dО – средневзвешенная величина в пределах глубины промерзания для неоднородных грунтов или цифра из таблицы, в метрах;
• Mt – коэффициент, выражающий суммарное значение абсолютных показателей среднемесячных зимних минусовых температур в определенном регионе (данные берут из СНИПа по климатологии и геофизике либо используют информацию гидрометеорологов).

Есть формула расчетного значения сезонной глубины промерзания грунта:

в которой kh является коэффициентом с учетом влияния теплового режима здания или сооружения. Значение kh в зданиях без отопления принимается за 1,1 (актуально для наружных и внутренних фундаментов только для районов с положительной среднегодовой температурой), а для внешних фундаментов отапливаемых зданий берется из таблицы. Если вас интересует расчет df для региона с отрицательной среднегодовой температурой, воспользуйтесь СП 25.13330: Основания и фундаменты на вечномерзлых грунтах.

Полезное: Свод правил СП 31-106-2002 – обзор документа простыми словами

Разница между нормативной и фактической глубиной промерзания

Представленные в таблицах данные по глубине промерзания грунта немного отличаются от реальных. Если провести эксперимент и замерить температуру грунта в холодное время года на произвольно выбранном участке, глубина промерзания может быть на 30% меньше, чем в нормативных таблицах. Особенно на этот показатель влияет фактор отопления здания в холодное время года. Глубина расположения нулевой температуры может находиться выше, если участок или дом имеют теплоизоляцию (тепло на участке сохраняет даже слой снега или льда, посаженные по периметру дома кустарники, специальные ленточные утеплители).

Сильное влияние на глубину промерзания оказывает уровень залегания грунтовых вод в данной местности. Чем выше расположен этот уровень, тем более значительное разрушающее воздействие может оказать замерзшая вода. Большое количество подземных вод делает грунт склонным к вспучиванию. Чтобы снизить нагрузку на фундамент, обеспечить снижение водяной подпитки и степень пучинистости почвы, применяют гидротехнические методы, в частности, обустраивают дренажные системы и глиняные экраны.

Глубина промерзания грунта

Глубина промерзания грунта по регионам России в таблицах и на карте. Расчет глубины промерзания грунта для фундамента ОНЛАЙН.

Все калькуляторы
Также можно рассчитать

• Включить калькулятор
• Расчёт
• Результаты расчета
• Справка
• Комментарии

Исходные данные

Город: Москва * Тип сооружения (Tb): Здание, устраиваемое по грунту, без подвала, с полами

* — Согласно СНиП 23-01-99* СП 131.13330.2012 (используется с 2013г.)Без * — СНиП 23-01-99 (используется с 2000г.)

Расчетная глубина промерзания для города Москва *

Нормативная глубина промерзания для города Москва *

Справка

Глубина промерзания грунта (df) — это нормативная величина, которая показывает уровень промерзания почвенного горизонта в зимний период и определяется на основании многолетних наблюдений в каждом регионе России. Нижняя граница этой зоны, называется точкой промерзания грунта.

Величина ГПГ является одним из самых важных параметров при определении глубины заложения фундамента, а значит нахождение этого коэффициента обязательно при любом строительстве. Знание глубины промерзания, позволяет обезопасить основание, так как в зимний период происходит перераспределение напряжения в грунтах, подземные воды переходят из жидкого состояния в лед, увеличивается их объем до 10-15% и начинаются процессы пучения.

Если подошву фундамента недостаточно заглубить, то на стенки будет воздействовать колоссальное вертикальное давление, которое непременно приведет к деформациям и нарушению целостности основания. Если же подошва фундамента будет располагаться ниже уровня ГПГ, то силы морозного пучения будет действовать на боковые стенки по касательной, то есть фундамент зимой будет выталкиваться наружу, а летом обратно погружаться внутрь.

Расчет глубины промерзания грунта

До недавнего времени расчет глубины промерзания грунта осуществлялся вручную с помощью СНиП и других нормативных документов – это не совсем удобно, так как приходится пролистывать больше количество страниц, чтобы найти нужны регион/город. Мы предлагаем воспользоваться нашим онлайн-калькулятором, который позволяет определить нормативную и расчетную глубину промерзания грунта в ОДИН КЛИК – вам требуется выбрать населенный пункт и нажать кнопку «Рассчитать». База данных нашей программы основывается на информации из СНиП 23-01-99 (СП 131.13330.2012 «Строительная климатология»).

В нашем инструменте есть информация по всем регионам и городам России, среди которых: Московская область, Ленинградская область, Нижегородская, Свердловская, Ростовская, Самарская, Челябинская, Калининградская области, Пермский, Хабаровский, Приморский края, Башкортостан, Татарстан, Крым.

Карта промерзания грунтов СССР

Глубина промерзания грунта по регионам России (карта + таблица)

Карта промерзания грунтов Центральной России

Глубина промерзания грунта в Московской области

Глубина промерзания грунта в Ленинградской области

Пример расчета глубины промерзания грунта

СП 22.13330.2010 «Основания зданий и сооружений» подробно расписывает методику расчета глубины промерзания почвы, мы попробуем вкратце разобрать основные положения и разберем пример.

В разных регионах и тем более в различных широтах, глубина промерзания почвы может сильно отличаться. Большое влияние на эту величину оказывают климатические факторы, гранулометрический состав грунта и вышележащая поверхность. Но раз все они участвуют в формировании величины промерзания, значит их можно объединить в одно выражение.

Нормативная глубина промерзания грунта (формула): df = d0 × √Mt

Расчетная глубина промерзания грунта (формула): df = d0 × √Mt × kh

• df — глубина промерзания;
• d0 — коэффициент, зависящий от типа грунта:

• крупнообломочные грунты – 0,34;
• крупные пески – 0,3;
• мелкие сыпучие пески и супеси – 0,28;
• глины и суглинки – 0,23;

Первая формула позволяет выполнить расчет глубины промерзания грунта без учета вышележащей поверхности, то есть вы получите нормативное значение для данного участка местности. Но например, при расчете глубины промерзания грунта для фундамента применяется коэффициент kh, который вносит поправку на основании среднесуточной температуры (°С) примыкающего помещения, то есть это будет расчетное значение.

Конструктивные особенности здания

Значение коэффициента kh при температурах, °С

ФУНДАМЕНТ

ФУНДАМЕНТ – это архитектурно-строительная конструкция, которая играет очень важную роль при строительстве дома. От его устойчивости и прочности зависят долголетие всего здания, а также гарантия от всевозможных тяжелых и дорогостоящих ремонтов цокольной части стен, отмостки и самого фундамента.

Из-за слабого, некачественно сделанного фундамента даже самая эффектная, красивая архитектура может оказаться в плачевном состоянии и потеряет свой вид. В результате неправильного возведения фундамента происходит разрушение дома, которое начинается снизу от грунта и сверху от кровли. Многие случаи из практики строительства и эксплуатации загородных малоэтажных зданий указывают на существенные проблемы, возникающие после определенного периода эксплуатации дома. К ним относятся: потеря домом тепла, появление плесени, сырости и трещин. Все эти проблемы являются результатом многих причин, в том числе и неправильно выбранного месторасположения данного дома на участке.

Избыточная теплопотеря приводит к большим расходам на топливо и на ремонт не только ограждающих конструкций стен, кровли, перекрытий, заделки трещин, швов и стыков, но и на необходимый ремонт самого фундамента. Если потеря тепла связана с разрушением гидро и теплоизоляции, то дополнительные усилия на их восстановление могут быть незначительными, но когда проблема касается самого основания, фундамента, то затраты на его ремонт могут быть очень существенны.

Вывод: прежде чем приступать к возведению личного дома своими силами, необходимо ознакомиться со всеми строительными процессами в последовательном цикличном порядке. Как правило, начинают строительство снизу вверх. При этом следует знать и помнить многие тонкости строительного дела и мастерства, а главное – заранее определиться в организации строительного плана на своем участке. То есть провести весь соответствующий комплекс подготовительных работ, заготовить и разместить на участке строительные материалы, конструкции и детали в том порядке, в каком они должны вами использоваться согласно имеющемуся проекту дома.

Трудности и сложности, возникающие при строительстве дома, нередко связаны с физическими явлениями окружающей среды и природно-климатическими условиями, такими как: температура и влажность воздуха, осадки (снег, дождь), ветер и его основное направление (так называемая «роза ветров»), его сила и напор, давление на стены и кровлю. Учет этих факторов при проектировании и строительстве направлен на обеспечение оптимального микроклимата внутри дома, при котором организм человека не испытывает физического и психологического дискомфорта.

Инсоляция – облучение поверхностей стен и кровли дома прямыми лучами солнца, оказывает значительное влияние на архитектурно-планировочное решение дома. Инсоляция оказывает световое, тепловое и биофизическое воздействие на человека.

Воздействие инсоляции на человека и окружающую среду двойственно… С одной стороны, инсоляция благоприятна, без нее не обойтись; с другой стороны, чрезмерная солнечная активность (радиация) вызывает световой дискомфорт, перегрев и ультрафиолетовую пере облученность, диктующие применение солнцезащитных устройств. Эти свойства инсоляции очень хорошо используют архитекторы в процессе проектирования того или иного дома, особенно загородного.

Они проектируют на фасадах (с южной стороны) разнообразные по форме конструкции: специальные солнцезащитные устройства в виде козырьков разнообразной формы, навесов, крытых террас, лоджий, балконов, декоративных экранов-отражателей (вертикальных и горизонтальных), опускающихся и поднимающихся маркизов и т. п. Применяемые конструкции не только закрывают стены дома от прямых солнечных лучей, благодаря чему часть сооружения находится в тени, но эти плоскости еще и украшают дом, делают его архитектурные мотивы более выразительными и живописными. Если дом строится на юге, где много солнца, то его архитектура может быть очень разнообразна и эффектна. Но необходимо помнить, что при проектировании и сооружении дома надо соблюдать условия разумной достаточности. Ведь излишняя затененность большими карманами, нишами, а также избыточное озеленение ведут к быстрому образованию сырости, плесени, мелким трещинам на внешних плоскостях дома, и в результате происходит разрушение основания сооружения, его фундамента.

Многие строительные материалы имеют пористую структуру и, следовательно, могут пропускать сырость и влагу, которые по скрытым от глаз капиллярным сосудам поднимаются вверх и опускаются вниз, что, безусловно, влияет на состояние фундамента. Основание дома может разрушаться и в том случае, если грунт сильно переувлажнен, в частности от воздействия грунтовой влаги. Если фундамент дома был сделан тяжелым, то последуют его просадки, разрушение гидроизоляции, отмостки и т. д. Как правило, фундамент начинает разрушаться с той стороны, где грунт основания переувлажненный, где преобладает затененность и нет проветривания.

Важно помнить, что очень часто, в практике бывают ситуации, когда торопливость в быстром завершении строительства дома, нехватка и замена одного строительного материала другим, различные просчеты и ошибки при возведении постройки приводят к тому, что жилой дом к началу эксплуатации начинает разрушаться. В результате вся нагрузка падает на основание дома, его фундамент. Поэтому тщательно подготовленное основание и грамотно выполненный фундамент обеспечат надежность эксплуатации любого дома – как одноэтажного садового, так и многоэтажного современного особняка.

Регионы страны отличаются по своим природно-климатическим условиям, поэтому в зависимости от этого в период зимних холодов грунты могут промерзать на различную глубину, что приводит к их вспучиванию. Особенно подвержены таким изменениям глинистые грунты, лёсс, супеси и пылеватые пески. Грунты под весом возведенного дома проседают, в результате чего цельность строительных конструкций нарушается. Чтобы не допустить подобного, еще на стадии закладывания фундамента нужно принять особые меры, а именно:

1. укрепить грунт, уложив песчаный слой или введя цемент либо битум;
2. провести дренажные работы;
3. обеспечить защиту от неравномерного увлажнения грунта в котловане или траншее;
4. сократить сроки возведения фундамента из водостойких материалов, при этом пространство между фундаментов и стенками котлована или траншеи необходимо засыпать грунтом в максимально короткие сроки.

Для нечерноземной полосы России характерны пучинистые грунты, к которым относятся глины, суглинки, супеси и мелкие пески. Непучинистые (средне- и крупнозернистые пески, гравелистые пески, крунообломочные и скалистые породы) встречаются гораздо реже.

Рассчитывая, конструируя и закладывая фундамент, необходимо помнить, что силы пучения при пониженных температурах действуют снизу вверх по касательной на боковые стороны фундамента, составляет 6-10 тонн на 1 кв.м. и практически всегда превосходят вертикально направленные силы, возникающие под весом самой конструкции дома (это особенно характерно для легких зданий).

1. выполнить боковые поверхности фундамента с наклоном;
2. обработать боковые поверхности фундамента составом, препятствующим их смерзанию с грунтом;
3. применить вертикальное армирование для связывания верхней и нижней поверхности фундамента;
4. утеплить отмостку, что сократит глубину промерзания грунта. Отмостка представляет собой полосу земли, которая покрыта изолирующим материалом. Основное назначение отмостки – препятствование проникновению влаги под фундамент;
5. проложить дренаж для осушения грунта.

Глубина траншеи, которую необходимо отрыть для закладки фундамента, зависит от целого ряда обстоятельств:

1. глубина промерзания грунта;
2. структура грунта;
3. наличие и уровень грунтовых вод;
4. предполагаемая расчетная нагрузка;
5. природно-климатические условия, определяющие глубину промерзания грунта.

Кроме качества грунта, необходимо знать глубину его промерзания. Глубина фундамента должна быть больше глубины промерзания грунта, которая для средней полосы составляет 80-100 см.

Глубина закладки фундамента зависит также от уровня грунтовых вод. При низком уровне грунтовых вод (больше глубины промерзания плюс 2 м) рекомендуется фундамент закладывать не менее полуметра. При более высоком уровне грунтовых вод (до 2 м глубины промерзания) рекомендуется фундамент закладывать на глубину промерзания и устанавливать его на подушку из песка и гравия.

Минимальное заглубление фундамента – 0,5 м для песчаных грунтов, для глинистых грунтов – 0,7 м. Минимальная толщина – 50 см из бутового камня, из бутобетона – 35 см.

Таблица для определения глубины закладки фундамента при малоэтажном строительстве:

Глубина промерзания грунта зависит от природно-климатической зоны, на территории которой строится дом. Поскольку территория России располагается в Северном полушарии, то на большей ее части наблюдается промерзание грунта зимой, хотя, естественно, она будет различной, например, в Архангельской и Саратовской областях.

Для каждой географической зоны существует нормативная глубина промерзания. Это такая глубина, на которой зимой отмечается температура 0°С, а для глинистых и суглинистых грунтов -1°С. В ходе многолетних наблюдений в местах, очищенных от снега, было установлено ее среднее значение. Оно было принято за точку отсчета. Глубина промерзания грунтов колеблется от 80 см на юге до 240 см на севере.

1. грунте – на 30%;
2. лагах – на 20% (лаги – это бревна или металлические балки, кладутся горизонтально и служат опорой для пола);
3. применить вертикальное армирование для связывания верхней и нижней поверхности фундамента;
4. балках – на 10%.

Близкие грунтовые воды и повышенная вследствие этого влажность относятся к основным факторам, влияющим на глубину промерзания грунта зимой. По законам физики, вода при замерзании увеличивается в объеме (примерно на 10%), что вызывает пучение слоев грунта в пределах глубины промерзания.

В результате происходят выталкивание фундамента зимой и противоположный процесс – затягивание – весной, что по периметру фундамента идет с различной интенсивностью, т.е. неравномерно. Подобные обстоятельства могут повлечь за собой деформацию фундамента и трещинообразование, а в последствии даже разрушение. Сила вспучивания настолько велика (приблизительно 120 кН на 1 кв.м.), что может приподнять практически любой дом, но неодинаково на разных участках. Единственный выход – грамотная закладка фундамента.

Иногда строители перестраховываются и закладывают фундамент (даже при незначительной глубине промерзания грунта) на глубину более 1 м. При этом подошва фундамента находится на слоях непромерзающего грунта. Это может быть оправдано при повышенной нагрузке (более 120 кН на погонный метр ленточного фундамента), когда строится кирпичный или каменный дом высотой 2-3 этажа.

При возведении стен из относительного легких строительных материалов (бруса, вспененного бетона и т.п.) нагрузка на каждый погонный метр не превышает 40-100 кН. Деформацию фундамента при пучении могут вызвать силы трения, действующие со стороны прилегающих слоев грунта. Помимо этого, если возведенная постройка достаточно легкая, несущая способность заглубленного фундамента используется только на 10-20%. Следовательно, 80-90% материалов и средств, которые будут вложены в работы нулевого цикла, тратятся нерационально, практически впустую.