Глубина заложения фундамента – это отметка, на которой находится его нижняя опорная плоскость относительно нулевого уровня грунта на стройплощадке. Это расчётная величина, значение которой зависит как от вида самого фундамента, так и от веса и конструкции дома, от климатических и геологических условий на участке строительства. Все эти факторы обязательно учитываются при проектировании, а расчёты должны выполнять опытные специалисты, особенно если речь идёт о крупных зданиях с высокими требованиями к их надёжности. Для возведения небольшого дома или хозяйственной постройки эту величину можно вычислить самостоятельно.
Расчёт по геологическим и климатическим данным
На какую глубину опустить фундамент, зависит в первую очередь от особенностей грунта и его поведения при подъёме грунтовых вод и зимнем промерзании. А это связано с климатическими показателями в регионе строительства, поэтому все эти факторы нужно учитывать в связке друг с другом.
Тип грунта
По правилам перед тем как рассчитать глубину фундамента, следует провести геолого-геодезические изыскания и определить тип грунта на участке застройки. На практике часто поступают проще, и получают уже готовые данные в местном архитектурном бюро или расспрашивают хозяев соседних участков, уже построивших на них дома.
Плотные грунты, которые необходимо изучить, находятся под слоем плодородной почвы, не способной быть надёжной основой для фундамента.
- Глины и суглинки.
Такие грунты хорошо удерживают в себе воду, которая при замерзании расширяется и приводит к их неравномерному вспучиванию и выталкиванию фундамента вверх. Это всегда происходит при высоком стоянии грунтовых вод, которое может колебаться в зависимости от количества осадков. Поэтому подошва фундамента должна быть ниже этой отметки. Но даже если регион считается засушливым, а грунтовые воды залегают глубоко, основание на глинистых грунтах заглубляют не менее чем на 0,75-0,8 м.
- Пески и супеси.
Такие грунты, сложенные из частиц средней и крупной фракции, легко пропускают сквозь себя воду, не удерживая её и не вспучиваясь. Поэтому они служат надёжным основанием для фундамента, который при отсутствии большой нагрузки на него достаточно заглубить всего на полметра.
Если же грунт мелкопесчаный, пылеватый, при насыщении влагой он теряет устойчивость и «плывёт». Фундаменты в нем всегда заглубляют ниже отметки промерзания, величина которой зависит от климатических особенностей региона.
- Крупнообломочные грунты.
Крупнообломочный или хрящеватый грунт большей частью состоит из каменистых частиц (щебневых, галечниковых, гравийных). Они препятствуют его размыванию и вспучиванию из-за сжатия мёрзлой водой, что позволяет сильно не заглублять фундамент даже при высоком стоянии подземных вод.
- Скалистые грунты.
Сложенное из прочных горных пород, такое основание является самым надёжным, так как оно не вспучивается, не проседает и не размывается. Строя загородный дом на таком грунте, не придётся думать, как определить глубину заложения фундамента – его можно ставить без заглубления, лишь удалив с участка рыхлый плодородный слой земли и выровняв его.
Отметка грунтовых вод
Глубину нахождения подземных вод всегда учитывают при строительстве домов на глинистой или песчаной пылеватой почве, особенно если их уровень находится близко к поверхности. Не брать её в расчёт можно только в том случае, если отметка их залегания расположена ниже того уровня, до которого грунт промерзает зимой, на 2 и более метров.
Если же водный горизонт находится выше, то фундамент на пучинистых грунтах необходимо заглублять ниже отметки их промерзания.
Уровень промерзания
Как уже ясно из сказанного, грунт, промерзающий в зимние месяцы, ведёт себя по-разному в зависимости от того, насколько он насыщен водой и способен удерживать её в себе. Супеси, глины, суглинки и мелкопесчаные грунты относятся к водонасыщаемым, они выталкивают фундамент, если его подошва находится в промерзающем слое. Поэтому на таких грунтах её закладывают ниже этого уровня.
Перед тем как рассчитать глубину заложения фундамента, необходимо узнать глубину промерзания почвы. Она зависит от географического положения точки строительства. Для её определения используют специально составленные изотермические карты, изолинии на которых проведены через крупные города.
Чтобы определить этот параметр точнее и скоррелировать с типом грунта, применяют эмпирическую формулу:
D = d х √Mt, где
D – искомая глубина промерзания;
d – коэффициент корреляции по типу грунта;
Mt – модуль суммы месячных отрицательных температур за год.
Для справки! Значения зимних температур за последние 5-10 лет можно узнать в местном метеобюро и выбрать самый холодный год. Найти их можно и в интернете, введя в поиск запрос по ближайшему городу.
Значения коэффициента d:
- для хрящеватых обломочных грунтов – 0,34;
- для крупнопесчаных и среднепесчаных – 0,3;
- для пылеватых – 0,28;
- для глин и суглинков – 0,23.
Приведём пример расчёта для дома, возводимого на мелкопесчаном грунте в Московской области. Из открытых источников узнаем, что в этом регионе отрицательная температура держится 4 месяца со средними показателями по каждому – 3,3; – 7,8; – 9,1 и – 9,8 градусов.
Сумма температур составляет 30, а коэффициент по типу грунта 0,28. Подставляем эти значения в формулу:
D = 0,28 х √30 = 1,53 м
Значит, глубина промерзания почвы в данной местности – 153 см, что почти совпадает с проходящей по ней изолинией на карте – 160 см.
Это важно! Уровень промерзания грунта не равен глубине заложения фундамента. Она должна быть ниже этого уровня на 15-20 см.
Расчёт с учётом конструкции и эксплуатационных особенностей здания
Под постройками земля может промерзать больше или меньше, чем на открытых участках. Это зависит от того, отапливаются ли они в холодный период, имеют ли подвальные помещения, утеплённые перекрытия и отмостку.
Под домами сезонного использования без системы отопления грунт может промерзать на большую глубину, не имея защитного снегового покрова. Поэтому для её определения применяют повышающий коэффициент 1,1, на который умножают нормативное значение. В нашем примере она будет равна 1,53 х 1,1 = 1,68 м.
Зная, что такое глубина заложения фундамента, прибавляем к этому значению 0,1…0,2 м, и получаем искомую отметку.
Для отапливаемых зданий круглогодичного проживания применяют понижающий коэффициент, так как тепло внутри здания передаётся перекрытиям, стенам фундамента и грунту под ними, что не даёт ему промерзать на большую глубину.
Если вы строите дом с техническим полуподвалом, в котором зимой будет поддерживаться температура не менее 15 градусов, то нормативную глубину промерзания следует умножить на 0,5: 1,53 х 0,5 = 0,77 м. Это и будет минимальная глубина, на которой необходимо ставить фундамент.
Обратите внимание! Заглубление основания дома на любом грунте, кроме скалистого, не может быть меньше полуметра.
Глубина заложения в зависимости от типа фундамента
Если глубина заложения фундамента – это расстояние от его подошвы до горизонтальной отметки уровня земли, то нужно понимать, что считать подошвой. И какую отметку считать нулевой, если участок расположен на склоне. Чтобы ответить на эти вопросы, необходимо разобраться в типах фундаментных конструкций и целесообразности их применения для разных грунтов.
Конструкции фундаментов
Жилые дома возводят на ленточном, плитном или свайном фундаменте, выбирая оптимальный вариант с учётом нагрузки на основание, типа грунта, уклона участка застройки и других данных.
- Монолитный или сборный железобетонный ленточный фундамент – самый распространённый тип основания для ненасыщенных влагой и слабопучинистых грунтов. Обладает хорошей несущей способностью, подходит для зданий из кирпича и блоков.
- Монолитная железобетонная плита – самый надёжный фундамент для тяжёлых зданий, возводимых на участках с пучинистыми грунтами. Плита равномерно распределяет нагрузку на слабое грунтовое основание, а при его подвижках «плавает» вместе с домом.
- Свайный фундамент годится для любых грунтов, кроме скальных: длинные стальные или железобетонные опоры можно опустить на любую глубину, пронзив насквозь и водоносный слой, и промерзающий грунт, чтобы добраться до твёрдого и неподвижного пласта. Но ставить на него можно только сравнительно лёгкие дома – деревянные, каркасные, из ячеистых блоков.
В некоторых случаях для усиления конструкции используют комбинирование ленточного или плитного фундамента со свайным.
Форма подошвы у всех этих оснований разная, соответственно отличается и её площадь, и её взаимодействие с грунтом.
Хуже всего противостоит морозному пучению ленточный фундамент, имеющий большую длину и небольшую суммарную площадь. Давление грунта действует на него неравномерно, вызывая разрушения. Именно поэтому нужно знать, как посчитать глубину заложения фундамента в виде ленты, чтобы её подошва оказалась ниже уровня промерзания.
Плита имеет большую площадь и воспринимает давление грунта на себя более равномерно, к тому же оно уравновешивается такой же равномерно распределённой нагрузкой от здания. Поэтому её не заглубляют до уровня промерзания даже на пучинистых грунтах.
Опоры свайного фундамента объединены друг с другом монолитной железобетонной лентой или стальным ростверком. Его подошва точечная – это «пятки» свай, которые всегда находятся в плотных слоях грунта ниже уровня его промерзания. Такая конструкция позволяет строить дома на участках с большим уклоном без планировки грунта, что необходимо при устройстве плитного или ленточного основания.
Фундаменты мелкого и глубокого заложения
При строительстве частных домов малой этажности на расчётную глубину ниже уровня промерзания грунта фундаменты закладывают только в тех случаях, когда:
- в проекте предусмотрен подвал или цокольный этаж;
- дом имеет большие размеры и внушительный вес;
- рядом находятся крупные здания, мощные фундаменты которых могут изменить свойства грунта;
- участок строительства находится в сейсмоопасной зоне.
Если вы строите дом, имея в исходных данных хотя бы один из перечисленных факторов, не стоит самостоятельно решать, как найти глубину заложения фундамента – этим должны заниматься специалисты.
Заглубление ленточного и тем более плитного фундамента на большую глубину нецелесообразно, так как связано с огромными финансовыми затратами. В частном домостроении правильнее использовать свайные или мелкозаглубленные основания.
Для предотвращения деформации такого фундамента предпринимают специальные меры, устраняющие пучение грунта под домом.
- Утепление стен фундамента во избежание проникновения холода под дом, для чего бетон заливают в несъёмную опалубку из экструдированного пенополистирола.
- Утепление грунта под отмосткой, защищающее его от промерзания по всему периметру.
- Устройство дренажных систем для отвода грунтовой воды и осадков от фундамента.
