Фундамент представляет собой железобетонную конструкцию прямоугольной формы, которая отвечает за прочность и долговечность здания. Ленточный фундамент применяют для заложения строений из различных материалов, плотность которых больше 1000-1300 кг/м 3 .
Основным параметром при создании ленточного фундамента является то, на какую глубину необходимо копать будущее месторасположения конструкции (глубина прямопропорциональна стоимости возведения).
Закладка
Основные факторы, которые влияют на глубину ленточного фундамента:
- характеристика грунта (тип, глубина замерзания);
- грунтовые воды;
- массивность здания.
Мелкозаглубленный
Для заложения этого вида ленточного фундамента подойдут непучинистые или слабопучинистые виды грунтов (к примеру, песок). Небольшая глубина возможна благодаря свойствам почвы либо равномерному набуханию, что не повлияет на целостность строения.
Подходит для деревянных, кирпичных и пенобетонных построек. Главное условие заложения конструкции - отсутствие грунтовых вод на поверхности почвы. Если все соответствует требованиям, можно сэкономить время на вычислительных операциях и деньги. Все что нужно сделать, это удалить верхний слой грунта и копать до прочного слоя почвы. Глубина 0.5-0.7 метра.
Заглубленный
Если возведение тяжеловесного здания будет проводиться на пучинистой почве (суглина, глина, супесь и т.д.), наиболее подходящим вариантом станет заглубленный вид ленточного фундамента.
- Перед проектированием проводят вычислительные операции, которые позволяют выявить глубину промерзания почвы и уровень грунтовых вод.
- Глубину промерзания можно определить с помощью специальных книг и таблиц. Грунтовые воды необходимо измерять самостоятельно. На определенной почве пробуриваем скважину три метра глубиной, помещаем внутрь трубу. На протяжении года производим наблюдения, чтобы выявить на какой уровень поднимаются грунтовые воды.
- Если воды не достигают глубины промерзания (расстояние в два метра), тогда для заложения основы следует копать траншею глубиной 3/4 от показателя промерзания (от 0.7 метра).
- В случае если грунтовые воды поднимаются выше установленной отметки, тогда для заложения ленточного фундамента используют показатель промерзания почвы и добавляют еще 0.2-0.3 метра.
- Для отапливаемых зданий в проектировке ленточного фундамента не рассчитывают без показателя промерзания.
Совет! Заливать фундамент и заканчивать строительство объекта необходимо в тепловой сезон.
- Для неотапливаемых зданий показатель промерзания почвы нужно увеличивать на десять процентов от первоначального. В отапливаемых сооружениях значение уменьшают на 25%. Если здание обустроено подвалом измерения производят от начала его пола.
- Сухие и песчаные грунты предполагают заложение ленточного фундамента выше отметки промерзания почвы (подошва должна размещаться на уровне 0.5-0.6 метров от земли).
К сведению! При высоком уровне подводных вод и при повышенной глубине заложения строительство ленточных основ не рекомендуется.
Считают, что основное здание и примыкающая пристройка имеют одинаковую основу. Но если строения разные по массивности и разница оказывающее давление на основание большая, когда копать траншею нужно разной глубины. Всю длину заложения оснащают уступами (высотой от 30 до 60 см), имеющие косы углы, которые соединяют все части конструкции.
Обзор почвы для укладки фундаментов
- Глинистая . Обладает нехорошей способностью набухать, из-за чего может выталкивать ленточный фундамент во время замерзания. Это особенно опасно при высоких показателях грунтовых вод. Для заложения ленты применяют глубину ниже уровня вод.
Совет! Для суглинистых почв, которые содержать 10-30% глины, свайно-ленточный вариант основы.
- Песчаная . Крупные и среднезернистые частицы хорошо пропускают воду, позволяя ей просачиваться. Однако песок с пылевидной или мелкозернистой структурой задерживает воды. В этом случае заложение можно осуществлять до уровня промерзания. Песчаный грунт всегда сопровождается глубокой усадкой, поэтому будет правильным установка высокого цоколя.
Совет! Если воды все равно затрагивает конструкции, для откачки жидкости рекомендуют установить водоотвод.
- Хрящевая . Содержит гравий, крупные камни и хрящ. Расчеты, которые нужно производить: нагрузка на основу и уровень грунтовых вод.
- Скальная . Надежный грунт: не набухает и не усаживается. Если почва не позволяет выкопать заглубление, основу можно построить на поверхности.
Глубина закладки и факторы, которые на нее влияют
Чем выше расположение подошвы конструкции, тем меньше будет растрат на бетонную смесь и заливку. Факторами, которые влияют на заглубление основы, являются рельеф территории, чувствительность конструкции и долговечность сооружения.
Верхний слой почвы чаще всего поддается изменениям: сильно сжимается или изменяет свойства под воздействием погодных условий. Такие участки предполагают удаление верхнего слоя грунта, и заглублять основу до устойчивой несущей почвы независимо от глубины ее нахождения.
Некоторые хозяева считают, что заложив ленточный фундамент ниже уровня промерзания, это поможет избавиться от проблем связанных с надежностью сооружения. Не стоит забывать, что этот метод не защитит от пучения почвы под воздействием мороза (особенно если это легкие постройки). Даже если промерзший слой не оказывает особого влияния на подошву, то стенки конструкции находятся под его воздействием. Для уменьшения влияния применяют следующие способы:
- боковую поверхность основания оснащают скользящим слоем, используя материал с невысоким коэффициентом трения;
- конструкцию заливают в форме трапеции, которая сужается кверху;
- почву возле основы оснащают экранами, которые сочетаются с установками для предотвращения переувлажнения (ливневые канализации);
- пазухи фундаментов засыпают непучинистой почвой.
Перед началом работ по созданию основы, важно определиться какая глубина будет подходящей, чтобы несущий слой смог обеспечить равномерную осадку сооружения.
Уменьшаем глубину фундамента
С целью снижения затрат на создание ленточного фундамента, проводят мероприятия которые направлены на уменьшение заложения основы.
- Заменяют пучинистую почву на непучинистую. Для начала необходимо вырыть котлован ниже уровня промерзания почвы, который превышает проектные размеры основы. Далее засыпают все песком и утрамбовывают. Песок обладает хорошей несущей способностью и не позволяет влаге просачиваться.
- Установка отмосток. Защита от промерзания и переувлажнения. Отмостка – это площадка выполнена из бетона с уклоном на 10 o . Размер отмосток зависит от типа почвы и от свеса кровли. Просадочные грунты предполагают использование площадки шириной в один метр.
- Чтобы понизить уровень грунтовых вод, строительную площадку оснащают кюветами. Установка действует по принципу водоотвода. Если участок постоянно находится под влиянием вод его оснащают основательной дренажной системой.
- Для защиты почвы от промерзания под отмостку основы укладывают пенополистирольные плиты.
- Основа небольшого деревянного дома может заглубляться на промерзающий уровень небольшой глубины. Фундамент должен быть хорошо армирован и не доставать до подземных вод.
Основание обязательно нужно подсыпать с помощью песка или гравия. От того какую подсыпку используете, зависит выравнивание неравномерной почвы и распределение нагрузки, что предотвращает перекос здания.
Теплоизоляция основы
Для защиты от промерзания почвы мелкозаглубленные конструкции теплоизолируют. Изоляция не позволяет холоду проникать через бетонные слой к зонам, которые находятся ниже фундаментной подошвы.
Для теплоизоляции применяют экструдированный пенополистирол, который не разлагается под воздействием влаги. Чем больше толщина, тем лучше теплоизоляция. 2.5 см пенополистирола имеет сопротивляемость как 1.2 метра почвы. Но необходимо закладывать качественную горизонтальную и вертикальную изоляции. Это предотвратит замерзание и набухание грунта под фундаментом.
Главное, чтобы перед укладкой основания были проведены все необходимые расчеты, только так можно построить устойчивое и надежное сооружение.
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:
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 , 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.
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.
Что можно увидеть в разрезе:
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:
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.
D fn — 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;
M t — 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:
- M t =2+12+15+10+4=43, находим квадратный корень из 43, он равен 6,6;
- D fn = 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 — 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
- 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 у. 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.
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.
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.
Правильно рассчитанный фундамент способен выдержать значительные нагрузки и сохранить целостность несущих стен и всего дома на долгосрочный период. Проектирование любого строения начинается с расчетов основания.
Влияющие факторы
На выбор конструкции фундамента влияет много факторов, основными из которых считаются показатели, связанные с грунтом на участке:
- Тип почвы.
- Высота подъема грунтовых вод.
- Глубина, на которую промерзает почва в зимний период.
Кроме этого, в расчет берутся такие показатели будущего дома, как этажность, выбранный материал возведения и конструктивные особенности (наличие подвала или без него).
Именно от этих факторов зависит расчетная глубина фундамента и объем земляных работ.
Глубина промерзания и необходимость ее учета
Уровень промерзания почвы является определяющим в расчете глубины заложения основы под здание. Выделяют два уровня промерзания:
- Хорошими условия для закладки фундамента считаются в случае, если грунтовые воды располагаются ниже уровня промерзания почвы.
- К сложным условиям для закладки и эксплуатации основы дома относится промерзание слоя грунта с грунтовыми водами. В этом случае почва в зимний период вспучивается, что приводит к возрастающим нагрузкам на основание строения.
Нормативные акты предписывают располагать фундамент ниже глубины промерзания грунта. Рассмотрим, почему.
Зимой к существующим вертикальным нагрузкам на основание (сила тяжести дома и сопротивление грунта) добавляются боковые, вызванные вспучиванием почвы. По мере промерзания грунта эти силы увеличиваются, оказывая колоссальное воздействие.
Если фундамент заложен недостаточно глубоко, то замерзшая земля начинает давить на подошву, «выталкивая» основание. Такие нагрузки могут достигать значения 10 тонн на квадратный метр площади. Помимо этого, такая сила неравномерна на разных участках, поэтому происходит небольшой перекос здания. Это наглядно видно, когда по стенам дома начинают появляться трещины, увеличивающиеся каждой весной, после оттаивания и проседания почвы под домом.
При правильном расчете и выборе глубины закладки основы строения (ниже уровня замерзания почвы), воздействующих сил становится меньше. Не возникает эффекта «выталкивания» дома из земли. Фундамент не перекашивается и прослужит продолжительное время без проседания и перекосов несущих стен.
Совет! Если грунтовые воды на вашем участке подходят слишком близко к поверхности и значительно усложняют возведение дома, попробуйте проложить несколько дренажных канав в ближайший овраг. Это осушит площадку под застройку и снизит пучинистость грунта.
Расчет промерзания грунта
Формула, по которой вручную рассчитывается этот параметр, выглядит так: h=vМ*k. По этой формуле требуется сумму среднемесячных температур умножить на специальный коэффициент, который применяется для каждого вида грунта:
- глинистый - 0,23;
- песчаный - 0,28;
- гравистый - 0,30;
- крупнообломочный -0,34.
Из полученного значения извлекают квадратный корень. Это долго и приходится обращаться к справочной литературе. Поэтому проще взять готовые усредненные значения промерзания грунта по регионам. Пример такой таблицы с некоторыми крупными городами приведен ниже.
Влияющие факторы
Отдельно отметим, что такие расчеты усреднены, и производятся без учета некоторых данных, влияющих на глубину промерзания. Приведем два фактора:
- Заснеженность региона. Помимо естественного увлажнения, снежный покров считается отличным теплоизолятором для почвы. Из этого следует, что чем больше снега на участке, тем меньше промерзает земля.
- Назначение здания. При строительстве жилого дома или отапливаемого здания, уровень промерзания уменьшается. Если сооружение в зимний период не отапливается, то земля промерзает больше среднего значения.
Берите эти факторы во внимание при планировании и разработке фундамента, поскольку различие с табличными данными составляют до 30%, что имеет значение при расчетах.
Достаточно часто после окончания зимнего сезона на фасадах и цоколях коттеджей появляются трещины, перекашиваются дверные коробки или появляются щели в оконных рамах. Причиной этих неприятностей в большинстве случаев является подвижка оснований фундаментов, вызванная силами морозного пучения грунта, которые возникают в результате увеличения объема грунта при его замерзании.
Практически все грунты (кроме скальных) могут подвергаться морозному пучению, но в наибольшей степени этот недостаток присущ глинистым грунтам (суглинки, глины, супеси, мелкие и пылеватые пески), а также пескам, содержащим пылевато-глинистые частицы. Пески гравелистые, крупные и средние, не содержащие пылевато-глинистых частиц, считаются непучинистыми.
Как уже отмечалось, морозному пучению подвергаются грунты, содержащие мельчайшие пылеватые и глинистые частицы. По сравнению с крупными и средними песками, эти частицы очень хорошо связывают воду. При замерзании насыщенная водой масса значительно увеличивается в объеме, начинает давить на находящиеся в грунте конструкции и выталкивать их из земли.
Деформации морозного пучения - результат воздействия на конструкцию так называемых нормальных и касательных сил. Первые возникают под подошвой фундамента в результате замерзания и увеличения объема пучинистого грунта, вторые - из-за вертикального смещения грунта, примерзшего к боковым поверхностям фундамента или к стенам подвала. Кроме того, увеличившийся в объеме замерзший грунт начинает давить перпендикулярно поверхности стен подвалов, вызывая деформацию фундаментов в горизонтальном направлении.
Процесс пучения усиливается при увеличении влажности пучинистых грунтов в результате атмосферных осадков (в частности, обильных осенних дождей), при капиллярном поднятии влаги и повышении уровня грунтовых вод.
В Подмосковье 80% всех грунтов относится к категории пучинистых, а глубина их промерзания в зимнее время может достигать 1,4 м. Поэтому защита фундаментов, труб, проложенных под землей, площадок, покрытых асфальтом или плитками, а также подъездов к гаражам от деформаций, вызванных силами морозного пучения, является насущной необходимостью.
Для уменьшения воздействия сил морозного пучения на подземные конструкции при строительстве и ремонте дома рекомендуется выполнить следующие мероприятия (табл. 1).
Таблица 1.
| Причины, вызывающие деформации конструкций | Конструктивное решение | |
|---|---|---|
| Воздействие нормальных сил морозного пучения на подошву фундамента | Устройство подсыпки (1) толщиной 100-200 мм под подошву фундамента из непучинистого грунта: гравелистого, крупного или средней крупности песка, гравия, щебня или песчано-щебеночной смеси (песок 40%, щебень 60%) | |
| Воздействие касательных сил морозного пучения на боковые поверхности фундаментов и стен подвалов | устройство обмазки (2) боковой поверхности фундаментов и стен подвалов, уменьшающей их шероховатость и силы сцепления со смерзшимся пучащимся грунтом на глубину промерзания; обратная засыпка (3) пазух фундамента на всю глубину промерзания непучинистым грунтом; ширина засыпки по низу выемки должна быть не менее 0,5 м. | |
| Увлажнение пучинистого грунта атмосферными осадками | Устройство отмостки (4) с уклоном 3-5 % в сторону от дома, ширина которой превышает ширину выемки для обратной засыпки | |
| Увеличение влажности пучинистого грунта из-за повышения уровня грунтовых вод | Устройство дренажа (5) для понижения уровня грунтовых вод и их отвода от фундамента | |
| Заиливание непучинистых грунтов пылевато-глинистыми частицами | Защита песчаной подсыпки от проникновения в нее частиц пучинистых грунтов специальными фильтрующими материалами (6) | |
При возведении зданий на пучинистых грунтах необходимо под основанием фундамента устроить подушку из промытого песка, гравия или гравелисто-щебеночную подсыпку. Основание из этих непучинистых материалов будет препятствовать воздействию на подошву фундамента нормальных (выталкивающих) сил морозного пучения.
Следует отметить, что при повышении уровня грунтовых вод (в осенний период, а также во время таяния снегового покрова) подсыпка оказывается окруженной водой, насыщенной частицами пылевато-глинистого грунта. Мигрируя вместе с водой, эти частицы проникают в подсыпку и засоряют ее, постепенно превращая непучинистый грунт в пучинистый.
В результате после нескольких лет эксплуатации фундамент вновь оказывается стоящим на грунте, деформирующемся при замерзании. Предотвратить заиливание подсыпки позволяет использование специальных фильтрующих материалов (стеклохолст, "Тайпар" и т.п.), хорошо пропускающих воду, но препятствующих проникновению мельчайших пылевато-глинистых частиц в песчаную подушку.
Для уменьшения воздействия на фундамент касательных сил пучинистый грунт, соприкасающийся с вертикальными поверхностями фундамента или со стенами подвала, рекомендуется заменить непучинистым. Обратную засыпку, которая выполняется по всему периметру здания, необходимо (как и в предыдущем случае) защитить слоем фильтрующего материала (рис. 1).
Значительное увлажнение пучинистых грунтов приводит к тому, что при замерзании они увеличиваются в объеме намного больше, чем грунты с меньшей влажностью. Это влечет за собой возрастание уровня деформаций, и, как следствие, - необходимость более серьезной защиты фундаментов от воздействия сил морозного пучения. Одним из путей уменьшения активности пучинистых грунтов является устройство дренажа, позволяющее понизить влажность грунта за счет снижения уровня грунтовых вод.
Традиционная конструкция представляет собой систему дренажных труб, размещенных в слое промытого гравия, задерживающего частицы грунта. Трубы укладывают с небольшим уклоном, обеспечивающим сток воды в специальный колодец или канализацию.
Несмотря на наличие гравийного фильтра, в процессе эксплуатации дренажной системы происходит постепенное засорение дренажных отверстий частицами грунта. Прочистка дренажа - процесс достаточно трудоемкий, требующий устройства специальных колодцев. Предотвратить засорение системы можно путем укладки вокруг дренажных труб фильтрующего материала ("Тайпар" или стеклохолст), не пропускающего самые мелкие частицы и обеспечивающего эффективную работу дренажной системы на протяжении длительного времени (рис. 2).
При наличии фильтрующего материала укладывать слой гравия вокруг дренажных трубок не обязательно, но рекомендуется для увеличения площади проникновения воды в дренажную систему.
Рис. 2
1. существующий фундамент; 2. дренажные трубки; 3. фльтрующий материал; 4. промытый гравий.
Утепление оснований фундаментов
Рассмотренные мероприятия дают возможность уменьшить воздействие сил морозного пучения, но не ликвидировать их причину. Исключить морозное пучение грунтов позволяет устройство теплоизоляции вокруг здания. Сущность этого способа заключается в том, что находящийся около здания грунт защищается теплоизоляционными материалами от промерзания и тем самым ликвидируется причина, вызывающая морозное пучение.
Для устройства теплоизоляции материала используют утеплители, способные сохранять необходимые теплозащитные качества во влажной среде и воспринимать нагрузки от расположенных над ними конструкций. Этим требованиям в наибольшей степени отвечает пенополиуретан (ППУ) и экструдированный пенополистирол (ЭПП) различных марок.
, является самым эффективным, как в пересчете на требуемую толщину теплоизоляции, так как обладает самым низким коэффициентом теплопроводности, так и по сроку службы, благодаря уникальной химической и биологической стойкости. ППУ бывает в плитах (в последнее время в силу широкого распространения ЭПП мало распространен) и в виде напыления.
имеет наибольшую эффективность утепления при использовании в водонасыщенных грунтах, поскольку, благодаря бесшовности, обеспечивает также дополнительную гидроизоляцию, что устраняет термодинамические конвенционные потоки влаги охлаждающиефундаменты и цокольные этажи.
Обладает самыми лучшими характеристиками по теплопроводности, прочности и долговечности, вследствие наиболее качественной микропористой структуре. Немаловажное значение имеет тот факт, что предлагаемая технология может быть реализована как при возведении новых домов, так и в процессе эксплуатации существующих построек, причем размещение теплоизоляционного материала по периметру здания позволяет не только защитить грунт от промерзания, но и утеплить подвальные помещения (рис. 3).
Грунт вокруг дома выкапывают на глубину 0,5-0,6 м. Размеры выемки должны обеспечить укладку утеплителя шириной не менее 1,2 м. После этого на дно траншеи насыпают слой промытого песка толщиной не менее 200 мм, устраивают небольшой уклон песчаной подушки в сторону от фундамента и тщательно утрамбовывают.
На песок укладывают теплоизоляционные плиты из экструдированного пенополистирола. Толщина плит принимается в зависимости от коэффициента теплопроводности утеплителя (табл. 2).Таблица 2.
| Утеплитель | ППУ напылением Пеноглас | ППУ напыле-ниием прочие | ППУ плиты | ЭПП Стиро-форм, Стиродур | ЭЭП прочие | Пенополисти-рол |
| Коэффициент теплопроводности утеплителя/ в пироге с учетом щелей Вт/м °С | 0,02/ 0,02 | 0,035/ 0,035 | 0,03/ 0,045 | 0,03/ 0,045 | 0,036/ 0,054 | 0,04/ 0,065 |
| Толщина утеплителя не менее, мм | 40 | 70 | 90 | 90 | 100 | 120 |
Не следует забывать, что потери тепла через наружные углы здания значительно превышают потери через гладь стены, поэтому в зоне углов необходимо предусмотреть дополнительное утепление.
Для этого на расстоянии 1,5-2 м от угла укладывают утеплитель толщиной в 1,4-1,5 раза большей, чем приведено в таблице (рис. 4).Затем утеплитель засыпают слоем песка или гравия толщиной не менее 300 мм до поверхности грунта. Такое утепление будет препятствовать промерзанию грунта и появлению сил морозного пучения.
Утепление основания крыльца
Много неприятностей владельцам загородных домов доставляют сезонные деформации крыльца и лестницы при входе в дом.
Причиной этого является морозное пучение грунта, вызывающее выпирание относительно легкой конструкции лестницы. Кроме того, основание крыльца или лестницы находится на глубине меньшей, чем подошва фундамента, поэтому силы морозного пучения вызывают особенно сильные деформации этих конструкций.
Наиболее радикальным способом защиты крыльца от выпирания является защита его основания от промерзания (рис. 5). Для этого делают выемку на 700 мм глубже подошвы крыльца или лестницы. На дне выемки устраивают песчаную подсыпку толщиной не менее 400 мм из промытого песка или гравия. На уплотненное основание укладывают плиты ЭПП или ППУ, либо толщина которых принимается в соответствии с вышеприведенной таблицей. Поверх утеплителя насыпают слой песка не менее 50 мм, на который устанавливается лестничный марш или крыльцо. Для защиты основания от промерзания утеплитель должен выступать за границы крыльца на 1,2 м.
Защита подъездов к гаражу от деформаций, вызванных морозным пучением грунтовНа подъезде к гаражу в результате морозного пучения грунтов могут появиться неровности, мешающие нормальному открыванию ворот.
Площадка перед гаражом постоянно очищается от снега, поэтому земля промерзает на большую глубину, что влечет за собой увеличение уровня деформаций грунта, вызванных силами морозного пучения. Предотвратить эти явления можно путем устройства теплоизоляции под дорогой, ведущей к гаражу. Для этого под площадкой или дорогой выкапывают небольшой котлован глубиной около 400 мм. Его ширина с каждой стороны должна быть на 1,2 м больше ширины дороги (рис. 6).
На дне котлована устраивают песчаную или гравийную подсыпку толщиной не менее 100-200 мм, на которую укладывают плиты из экструдированного пенополистирола требуемой толщины. Следует отметить, что, помимо способности сохранять высокие теплозащитные характеристики в грунтовой среде, экструдированный пенополистирол является материалом, способным воспринимать достаточно большие нагрузки, в частности от асфальтового покрытия дороги и машины, стоящей на нем.
Утеплитель, находящийся под полотном дороги, засыпают дополнительным слоем песка толщиной 200 мм, по которому укладывают покрытие из плит или асфальта. На песчаной подсыпке можно установить бортовой камень, заглубив его в песок приблизительно на 200 мм. Утеплитель, расположенный вне эксплуатируемого покрытия, засыпается слоем песка (20-30 мм), после чего выемка заполняется грунтом и выравнивается.
Аналогичным образом утепляют пешеходные дорожки и площадки перед домом, покрытые плиткой. Не следует забывать, что выемка под утеплитель должна быть с каждой стороны на 1,2 м шире площадки или дорожки (рис. 7).
| Рис. 7 | Рис. 8 | |
|
|
Защита трубопроводов от промерзания
| Рис. 9 |
Как правило, трубопроводы инженерных коммуникаций (водопровод и канализация) прокладывают ниже уровня промерзания грунта. Однако на входе в дом участки трубопроводов поднимаются ближе к поверхности и оказываются на глубине промерзания, поэтому эту зону необходимо утеплить.
Устройство траншей глубиной 1,5-2 м для прокладки трубопроводов с последующей обратной засыпкой занимает много времени и является достаточно трудоемким процессом. Уменьшить глубину заложения коммуникаций можно путем устройства теплоизоляции, защищающей трубы и прилегающий к ним участок грунта от замерзания (рис. 8). Помимо этого, в пучинистых грунтах, имеющих небольшую глубину заложения, позволит защитить трубы от деформаций грунта, вызванных силами морозного пучения. Следует отметить, что эти работы можно производить не только в процессе прокладки новой линии, но и во время функционирования существующей.
Таблица 3.
На дне отрытой траншеи устраивают утрамбованную песчаную или гравийную подсыпку толщиной около 100 мм, укладывают на нее изолируемые трубы и закрывают их слоем песка или гравия (не менее 100 мм), на который (после утрамбовки) кладут плиты экструдированного пенополистирола или напыляют ППУ. Сверху утеплитель засыпают песком или гравием (20-30 мм), а затем грунтом.
Существующие трубопроводы можно утеплить, расположив теплоизоляцию не только сверху, но и по бокам (рис. 10), а при прокладке новых инженерных коммуникаций их рекомендуется поместить в теплозащитный канал из ППУ (в настоящий момент в продаже имеются трубы с изоляцией ППУ) либо напылить (рис. 11).
При использовании плитного утеплителя, для обеспечения надежности теплоизоляции (минимизация щелей) плиты утеплителя, образующие теплоизоляционный канал, желательно соединить друг с другом при помощи шурупов, однако трубопроводы все же лучше либо приобретать в теплоизоляции ППУ (предизолированные трубы) либо напылять пенополиуретаном имеющиеся.
Ленточный фундамент — железобетонная конструкция с прямоугольной формой поперечного сечения. Этот тип основания здания применяется для зданий из различных материалов с плотностью более 1000-1300 кг/м 3 . Его применение обуславливается тяжестью перекрытий, наличием подвала, и другими факторами.
На глубокопромерзающих и сильнопучинистых грунтах ленточный фундамент закладывать не рекомендуется.
Принято считать что фундаменты основного здания и примыкающей к нему пристройки закладываются на одинаковой глубине. Но если разница нагрузок строений на основания велика, глубина их закладки может быть разной. При этом по всей длине фундамента выполняются уступы с косыми углами, соединяющие разноуровневые части конструкции. Высота уступов должна быть от 300 до 600 мм, величина угла значения не имеет.
Вернуться к оглавлению
Факторы, влияющие на глубину закладки фундамента
Чем выше будет располагаться , тем меньше потребуется бетонной смеси для его заливки и, соответственно, финансовых затрат. Но иногда экономить на этом недопустимо. Глубина закладки основания строения зависит от трех основных факторов: глубины промерзания почвы, близости грунтовых вод и типа грунтов на участке строительства.
К другим факторам, определяющим степень заглубления фундамента, относятся планируемая долговечность здания (класс строения), чувствительность конструкций дома к неравномерным осадкам, рельеф участка. Определяющее значение имеют и другие характеристики объекта, относящиеся к конкретным условиям.
Часто верхние слои грунта обладают сильной сжимаемостью и способностью изменять свои свойства в зависимости от погодных условий. Фундамент на таких участках должен заглубляться на устойчивых несущих грунтах, на какой бы глубине они ни находились.
По влиянию на прочность основания грунты разделяются на несколько групп:
- скальные породы, крупнообломочные породы с песком, гравелистые пески большой и средней крупности;
- мелкие и пылеватые пески;
- супеси;
- суглинки, глины, крупнообломочные породы с глинистым заполнителем.
Существует мнение, что, заглубляя фундамент ниже промерзающего слоя, мы решаем все возможные проблемы с устойчивостью конструкции. Но этот метод не гарантирует защиту от воздействия морозного пучения грунта, тем более для легких строений. При исключении давления промерзающего слоя на подошву фундамента сохраняется его действие на стенки конструкции. Уменьшить это влияние можно следующими способами:
- создается скользящий слой на боковой поверхности основания из материала с малым коэффициентом трения (строительная пленка, обмазочная или наплавляемая гидроизоляция, рубероид);
- фундамент заливается в трапециевидной форме с сужением кверху;
- грунт около фундамента защищается с помощью экранов, сочетающихся с устройствами от переувлажнения (ливневая канализация, дренаж);
- пазухи фундамента засыпаются .
Первоочередной задачей при проектировании фундамента является определение глубины, на которой несущий слой вместе с подстилающими слоями обеспечил бы равномерную осадку строения, не превышающую предельно допустимую норму.
Вернуться к оглавлению
Определение величины заглубления фундамента
Для расчета глубины закладки основания здания потребуются несложные исследования грунта участка и вычисление значимых параметров.
С использованием нормативного показателя рассчитывается глубина промерзания почвы на участке с учетом режима отопления здания по формуле: Df=k×Dfn, где:
- Dfn — нормативная глубина промерзания;
- Df — расчетная глубина промерзания;
- Kn — коэффициент, учитывающий режим отопления здания (СНиП 2.02.01-83).
Тип грунта можно установить, размяв его в ладони и скатав в виде шнура. Затем попытайтесь придать образцу форму кольца и обратите внимание на его пластичность:
- если кольцо сохраняет целостность — почва глинистая;
- если распадается на фрагменты — это суглинок;
- кольцо, рассыпающееся при сворачивании — грунт состоит из супеси.
Если определение типа грунта вызывает затруднение, лучше обратиться к специалисту.
Затем необходимо определить, какова в месте, где будет заложен ленточный фундамент. Пробуривается скважина на глубину 2,5-3 м. В нее опускается пластиковая или металлическая труба, чтобы в скважину не осыпался грунт. Уровень воды измеряется в разное время года. Измерения проводятся, чтобы определить, поднимаются ли грунтовые воды выше 2 м до глубины промерзания почвы.
С использованием полученных данных (расчетная глубина промерзания, вид грунта, уровень грунтовых вод) и таблицы 2 СНиП 2.02.01-83 определяется требуемая .
Если уровень грунтовых вод ниже глубины промерзания почвы более чем на 2 м, ленточный фундамент закладывается на глубину, зависящую от состава грунта:
- гравелистые, средние и крупные пески — 0,5 м;
- супеси и мелкие пески — не менее 0,5 м;
- глины, суглинки, крупнообломочные грунты — не менее 0,5 Df.
Когда грунтовые воды находятся ближе 2 м от глубины промерзания грунта (Df), фундамент закладывается на глубину не менее величины Df.
Вернуться к оглавлению
Способы уменьшения необходимой глубины фундамента
Чтобы снизить затраты на закладку фундамента на большую глубину, проводят мероприятия, уменьшающие воздействие пучинистого грунта на основание будущего строения.
Самым радикальным способом является замена пучинистого грунта на непучинистый. Для этого роют котлован, по размерам превышающий проектные параметры фундамента на глубину ниже уровня промерзания. Вместо выбранного грунта засыпают песок и трамбуют. Песок имеет хорошую несущую способность и не задерживает в структуре влагу. Этот метод наиболее надежен, но требует выполнения большого объема земляных работ.
Снижает глубину промерзания и переувлажнение грунта оборудование отмосток. Они представляют собой бетонные площадки с уклоном около 10°. Ширина площадок зависит от вида грунта и размера свеса кровли. На просадочных грунтах отмостку выполняют шириной около метра.
Для понижения уровня грунтовых вод под строительной площадкой устраивают кюветы с отводом воды по уклону рельефа. Такие сооружения эффективны для водоотвода при ливнях и таянии снега. Для участков, где уровень грунтовых вод постоянно повышен, сооружают основательные дренажные системы.
Существует еще один способ, уменьшающий глубину промерзания грунта. Он сравнительно дешевый и действенный. Заключается он в укладке под отмостку фундамента пенополистирольных плит. При использовании плит толщиной до 5 см промерзание грунта уменьшается до глубины в 30 см.
При возведении немассивного деревянного (каркасного, брусового) дома можно сэкономить на заглублении фундамента, установив его прямо в промерзающий слой на небольшую глубину. Но такое основание должно хорошо армироваться и закладываться выше уровня грунтовых вод. Объединенное по периметру строения в единую жесткую рамную конструкцию основание перераспределяет неравномерные нагрузки.
При вспучивании грунта на одном из участков под фундаментом конструкция не трескается, а приподымается, выдерживая вес строения. При этом сохраняется плоскость основания и деформаций в конструкциях дома не происходит. Для устройства фундамента обязательно делается подсыпка песком и гравием. Использование подсыпки позволяет сглаживать неравномерность пучения грунта, а железобетонная рама распределяет нагрузки по периметру, предотвращая перекос конструкций.