Фундаментное основание предназначено для равномерного распределения нагрузки от вышеустановленных конструкций по массиву грунтов, на которых ведется строительство. Необходимость закладки фундамента вызвана тем, что на основание каждого дома в процессе эксплуатации кроме движения грунтов действуют также вес самого строения и изменяющиеся климатические условия. Чтобы противостоять действию этих сил, зданию необходимо прочное и твердое основание, способное принять и равномерно распределить предполагаемые нагрузки. Одним из параметров, определяющих надежность и олговечность строений, является глубина заложения фундаментов, которые могут быть заглубленными, мелкозаглубленными и глубокого заглубления. Последние используются, как правило, при строительстве промышленных или высотных зданий и их расчет отличается высокой сложностью.
Основные факторы, влияющие на глубину залегания фундамента
Чтобы правильно осуществить расчет глубины заложения фундамента, необходимо учесть:
- глубину залегания грунтовых вод;
- пластовые расслоения грунтов;
- глубину промерзания грунтов;
- содержание агрессивных составляющих в составе грунта;
- марку используемого материала.
Глубина фундамента зависит от места расположения нового дома: рядная застройка или отдельно стоящее здание.
Глубина промерзания грунта
При закладке любого фундаментного основания необходимо иметь в виду, что почва в разных районах имеет разную плотность и водонасыщенность. Узнать об этих особенностях грунта можно у владельцев соседних построек.
Можно воспользоваться специальными картами, где приведены нормативные данные:
Минимальная глубина закладки фундаментов
Фундаментное основание должно закладываться ниже уровня залегания грунтовых вод. В противном случае при вспучивании грунта из-за их замерзания, фундамент может разрушиться, ведь сила сезонных подвижек почвы может составлять от 10 до 15 т/кв.м. При этом неравномерность вспучивания грунта в разных местах участка способна вызвать перекос подушки, что приводит к появлению трещин и в конечном итоге к его разрушению.
Расчет глубины заложения фундамента осуществляется по формуле Hp = Mt*m*Hh, где:
- Hh — глубина промерзания грунта;
- Mt — коэффициент влияния тепла наружных стен здания (Mt = 0,7-1,0);
- m — коэффициент условий эксплуатации здания (m = 1,1).
Теоретически минимальная глубина залегания фундамента составляет:
- 0,5 м — если нет опасности промерзания почвы, а грунтовые воды не приближаются к основанию фундаментной подушки более, чем на 2 м;
- 0,8 м — для непромерзающих грунтов (песок, гравий и др.);
- 0,8 м — для промерзающих грунтов при условии, что грунтовые воды не приближаются к основанию фундамента более, чем на 2 м.;
- 1,0 м -для промерзающих грунтов.
Среднестатистические расчеты показывают, что величина заглубления фундаментов должна составлять не менее 0,9 м. Однако учитывая климатические условия большинства регионов России, специалисты советуют подошву фундаментного основания размещать на глубине 1,1 м, так как возможно пучение почвы во время сильных морозов, характерных для многих регионов России.
Перед тем как рассчитать глубину фундамента, нужно обратить внимание, будут ли отапливаться подвальные помещения. Если да, глубину траншеи для подошвы основания уменьшают на 20-30%; если нет, лучше ее на 10% увеличить. Кроме того, разрешается уменьшать глубину закладки фундамента под внутренними стенами возводимой конструкции.
Обустройство ступенчатого фундамента
Когда различные элементы фундамента должны иметь разную глубину, например, под наружными и внутренними стенами и т.д., переход от одной глубины заложения его подошвы к другой должен осуществляться плавно.
На примере фундамента для двухэтажного дома из кирпича рассмотрен расчет этого перехода на практике:
Если фундаментное основание выполнено из стандартных бетонных блоков, длина ступеней (Ly), при помощи которых осуществляется плавный переход от одной отметки к другой, должна удовлетворять условиям соотношения Ly/hy ≤ 0,5 м.
Влияние соседних зданий и сооружений на глубину закладки нового фундамента
Кроме величины промерзания грунта и уровня залегания грунтовых вод на глубину закладки фундамента существенно влияет расположение:
- фундаментов соседних, особенно примыкающих зданий;
- инженерных коммуникаций и подпольного канала;
- подвального помещения.
Обустройство примыкающих фундаментов
Влияние фундаментных оснований рядом стоящих объектов на примыкающие к ним основания вновь строящихся зданий рассмотрено на схеме:
где 1, 2, 3 — варианты заглубления внов строящегося здания.
При постройке нового дома рядом с уже существующими зданиями наиболее целесообразно применять вариант 2, в котором фундаменты рядом стоящих зданий располагаются на одном уровне. Но даже в этом случае, чтобы избежать дополнительного воздействия на основание существующего дома, рекомендуется обустроить разделительный шпунт.
Использовать 1 и 3 вариант не рекомендуется по таким причинам:
- При заглублении фундамента выше примыкающего строения (вариант 1) за счет дополнительного бокового давления возникает опасность появления дополнительных неравномерных осадок. Во избежание этого явления вновь закладываемое основание должно быть отодвинуто от существующего здания на расстояние L, величина которого определяется из соотношения ∆H/L ≤ tgφ.
- При расположении опорной поверхности строящегося здания глубже имеющегося здания (вариант 3) возможен выпор грунта под ранее заложенным фундаментом во время проведения работ.
Влияние инженерных коммуникаций и подпольных каналов на глубину закладки фундамента
Как влияют инженерные коммуникации на глубину закладки фундаментных оснований, показано на схеме
Подпольные каналы, используемые при прокладке инженерных коммуникаций, имеют заданные отметки по высоте. При этом необходимо, чтобы подошва нового фундамента располагалась ниже подпольного канала на величину не менее 0,2 м.
Кроме того, нужно исключить выпирание и промерзание грунта со стороны подвального помещения при проведении работ. Поможет этому выполнение условия dmin ≥ 0,5 dfn.
Влияние способа проведения работ на глубину закладки фундамента
Глубина заложения фундамента строящегося здания предопределяет выбор способа, которым предполагается проводить земляные работы. В свою очередь выбранный способ проведения работ также оказывает существенное влияние на глубину его закладки. Связано это с тем, что очень часто необходимость использования максимального количества сборно-механизированных работ не всегда совпадает с возможностями строительной организации. Как соотносятся два эти фактора между собой в конкретных геологических условиях, рассмотрено на схеме:
Представленный на схеме геологический разрез участка строительства предопределяет способы заглубления фундамента в зависимости от разных способов выполнения работ.
- В первом варианте грунт представляет собой пылеватый песок, относящийся к категории слабых грунтов. Как правило, это требует обустройства гибкого фундамента достаточно большого размера, требующего от строителей минимального объема земляных работ.
- Во втором варианте подошва здания заглубляется в слой суглинка, что позволяет спроектировать ее с минимальными размерами. Однако при этом от строительной организации потребуется вырыть глубокий котлован и дополнительно укрепить его стенки. Обустройство искусственного водоотлива будет в данном случае тоже нелишним.
- Третий вариант, предполагает использование свайного основания, для которого характерны минимальные объемы земляных работ и операций по заливке бетона. Но в этом случае потребуются дополнительные технологические приемы и наличие специальной техники для установки свай.
Окончательное решение по выбору того или иного варианта обустройства фундамента осуществляется совместными усилиями проектировщиков, инженеров строительной организации и заказчика. Принятый вариант в любом случае должен опираться на глубокий анализ технико-экономических характеристик будущего строения – только в этом случае можно гарантировать долговечность и надежность возводимого здания.
