Влияние глубины промерзания грунта на глубину заложения фундамента

Если вы решили строить дом своими руками, то еще на этапе проектирования постройки нужно выяснить, на какую глубину следует копать фундамент, чтобы в будущем конструкция не деформировалась и не треснула.

Заложение фундамента дома должно производиться с учетом нескольких факторов, которые приведены ниже.

Это:

• Функциональное назначение, особенности конструкции будущей постройки, величина оказываемого на фундамент давления.
• Глубина проведения инженерных коммуникаций, а также глубина фундамента примыкающих зданий.
• Рельеф окружающей территории — как существующий, так и будущий.
• Геологические особенности строительной площадки — свойства грунта, наличие слоев почвы, склонных к скольжению, характер образования пластов грунта и т. п.
• Гидрологические условия.
• Глубина промерзания грунта.

Рассмотрим подробнее последний фактор.

Определение пучинистого грунта.

Новая криптовалюта для обычных людей,

которую Вы можете «добывать»(или зарабатывать)

со своего телефона без вложений…

Глубину заложения фундамента на месте будущего строения, определяют по типу существующего грунта, расчётной глубине промерзания, в зависимости от нагрузок элементов конструкции здания, а также положением грунтовых вод. Для выяснения типа грунта в нескольких точках участка на разной глубине, в границах промерзания, нужно взять несколько образцов земли и их исследовать. Опираясь на данные таблицы 1, можно предположить пучинистый грунт либо нет.

Рекомендации

Чтобы возвести крепкий и надежный фундамент обратите внимание на такие нюнасы:

• из-за высокой подвижности грунтов рекомендуется использовать монолитные фундаменты вместо сборных конструкций;
• работы по возведению несущих конструкций проводятся в летний период времени до наступления холодов, в случае остановки строительства объект нуждается в консервации;
• сварка частей арматурного каркаса не рекомендуется, поскольку после нагревания металл становится более хрупким и на нем могут появиться трещины;
• для массивных зданий рекомендуется увеличить несущую способность основания, отдав предпочтение плите мелкого углубления;
• в случае применения незаглубенного ленточного фундамента необходимо сооружать несущие конструкции наподобие рамы, что позволит равномерно распределить сезонные нагрузки;
• для придания дополнительной жесткости конструкции ленточный фундамент можно комбинировать с буронабивными сваями;
• для утепления и гидроизоляции не рекомендовано использование дешевого пенопласта, имеющего гораздо меньший ресурс работоспособности;
• для утепления необходим выбор плотного пенопласта специальной марки ПСБ, предназначенной конкретно для утепления;
• гидроизоляция рубероидом производится путем его приклеивания внахлест на горячую мастику и дополнительного промазывания шовных соединений.

Глубина промерзания грунтов.

Глубину промерзания грунтов можно взять из схематической карты нормативных глубин промерзания, а более точно получить не сложным расчётом.

Насколько важно значение глубины промерзания? Выталкивающие силы в пучинистых грунтах, при промерзании, могут достигать 10-15 т на один квадратный метр, часто превышая вес здания (рис. 1) Действуя снизу- вверх они поднимают фундамент, а иногда и разрывают его конструкцию на части. При глубине промерзания 1-1,5 м подъёмная деформация почвы достигает 10-15см. Пренебрегать такой динамикой нельзя.

Что означает понятие «морозное пучение грунта»?

Морозное пучение – это процесс неравномерного поднятия насыщенной водой почвы вследствие увеличения ее в объеме при замерзании. При этом влага, находящаяся внутри грунта, значительно расширяется и разрывает изнутри структуру почвы.

Для того чтобы определить, присутствует ли на участке пучинистость грунта, приближенно вычисляют степень пучения по следующей формуле:

E = (H-h)/h, где

Определение степени пучинистости грунта

E – степень пучинистости грунта;

H – высота грунта после вспучивания;

h – высота грунта до замораживания

В том случае, если значение E превышает 0,01, то можно говорить, что на данном участке пучинистость грунта присутствует.

Глубина заложения фундамента.

При определении толщины фундамента можно слегка отклониться от существующих норм и уменьшить глубину заложения, но тогда необходимо предусмотреть устройство утепления верхних слоёв земляного покрова от промерзания.
На пучинистых, глубоко промерзающих грунтах, возведение ленточного фундамента заглублением более 1 м экономически неоправданно, нужно рассмотреть варианты в виде столбов (столбчатые опоры в грунте). В таких грунтах делают элементы фундамента с увеличенной площадью основания, дабы избежать проявления выталкивающих касательных сил, возникающих при зимнем пучении. Эта площадка не позволит подниматься фундаменту из земли. Армирование такого фундамента обязательно. В соседних строениях обратите внимание на стойки ворот, заборов, если они стоят не параллельно или может, их верхние части находятся в разных горизонтальных плоскостях, относительно друг друга, это действие сил морозного пучения, грунт здесь пучинистый. Поспрашивайте хозяев и можете узнать причину появления таких метаморфоз. Вот яркий пример пучения:

Завершающие этапы работы

После застывания на поверхность ленты устанавливаются гидроизоляция и утеплитель. Верхняя плоскость изолируется тем же способом,что и нижняя — двойным слоем рубероида, скрепленных битумной мастикой.
Боковые поверхности покрывают одним из нескольких типов гидроизоляции — пропиткой, битумной мастикой или оклеечными материалами.

Монтаж теплоизолятора производится с внутренней и внешней стороны ленты.

Используются влагонепроницаемые виды утеплителей:

• Пеноплекс.
• Пенопласт.
• Жидкий пенополистирол.
• Вспененный полиэтилен и т.п.

Установка изоляции должна быть сплошной, без щелей и промежутков. После выполнения этих операций производится засыпка пазух (оптимально — гравелистым песком), затем с внешней стороны заливается отмостка.

Виды и строение фундаментов.

Ошибочно мнение, что чем ниже глубина заложение фундамента в подверженных пучению почвах, тем надёжным он является и обеспечивает строению высокую устойчивость. Да, он лежит ниже границы промерзания и выталкивающие силы на него не действуют, но касательные силы запросто подымут всю конструкцию фундамента заодно с промёрзшей почвой. Эти силы разорвут его, образовав верхнюю и нижнюю части, особенно если строение лёгкое и фундамент не монолитный и без армирующего каркаса. Что бы этого не произошло, фундамент следует закладывать ниже глубины промерзания грунт

а с уширенной подошвой в виде анкера. Для большей жёсткости в тело фундамента закладывают каркас из арматуры. Если фундамент из камней или кирпича и без арматуры, то тогда его делают в виде трапеции с суженными телом фундамента вверху. Такая конфигурация, с обязательно сглаженной поверхностью, не подвергается действию выталкивающих сил в пучинистых почвах, (рис. 2). Для снижения действия касательных сил используют скользящие материалы, которыми покрывают стенки фундамента, например полиэтиленовая плёнка, битум.

Если грунт неподвижен, т.е. не подвержен пучению, в малоэтажном строительстве целесообразно применять простейшие фундаменты на песчаной подушке, (рис. 3). В таких конструкциях верхнюю часть можно выполнять из неорганического материала — щебень, бетон, кирпич, камень, а нижняя, основание, из крупнозернистого песка. Фундаменты такого типа довольно надёжны и долговечны при условии, что будут защищены от дождевых и паводковых вод. Их можно применять для любых типов зданий малой этажности и с любой глубиной промерзания грунтов. Уровень грунтовых вод (УГВ) должен быть не выше границы промерзания грунта. Если вода поднимется выше этой отметки, то грунт станет пучинным, а фундамент подвижным, что повлечёт за собой разрушение целостности стен строения.

В грунтах, подверженных пучению, фундаменты проектируют с учётом действия выталкивающих касательных сил морозного пучения. На (рис. 2) приведены виды конструкций, которые делать можно в грунтах с неглубоким промерзанием и при отсутствии воды в траншеях и ямах в момент выполнения работ.

Для конструкций с глубиной заложения фундамента более 1 м применение ленточного вида (если конечно не строите подвальную часть) экономически не выгодно. Здесь рекомендуется применять столбы фундамента из монолитного железобетона, металлических или асбестоцементных труб, (рис. 4). Если в яме отсутствует грунтовая вода, то на дно укладывают монолитный бетон в виде плиты непосредственно перед установкой столбов, при этом концы столбов должны иметь выпуски арматуры, которые будут утапливаться в бетон.

Если УГВ выше нижней части фундамента, то его монтаж выполняют столбами, которые заранее изготовлены вместе с плитой опоры, рисунок 5.

Уровень грунтовой воды определить можно так: рядом с местом строительства осенью или в начале зимы бурят скважину и по глубине стоящей воды определяют УГВ.

Необходимо обращать внимание и на устойчивость грунта, его сопротивление продавливанию. В малоэтажном строительстве просадка ленточного фундамента посредством действия нагрузок от здания явление редкое, т.к. опорная площадь конструкции фундамента намного больше расчетной. Если же здание возводят на слабых неустойчивых грунтах (подверженных просадке от собственного веса или веса строительной конструкции при повышении влажности – лёссы, глина, некоторые виды супеси, глинистые насыпные грунты, промышленные отходы, отложения пепла и т.д.) или используют столбы фундамента в зданиях с тяжелыми стенами, то рекомендуется площадь соприкосновения подошвы с грунтом в местах сосредоточения нагрузок проверить расчетом. При необходимости можно увеличить площадь подошвы фундамента, уширить его, а в столбчатых еще и сократить расстояние между столбами.

Механизм увеличения объема грунта

Пучение грунта — это изменение его объема, происходящее в следствии замерзания содержащихся в слоях грунтовых вод. Другими словами, расширение обуславливается тем, что номинальная плотность воды в жидком состоянии составляет 1000 килограмм на кубометр, тогда как плотность льда — 917 килограмм на кубометр. То есть, согласно законам физики, при переходе из жидкого состояния в твердое объем воды увеличивается ориентировочно на 9%. В результате это расширения влага оказывает давление на почву и грунт движется вверх, поскольку в обратном направлении движение невозможно из-за высокой плотности ниже расположенных слоев.

Таблица: Классификация пучинистости разных видов грунтов согласно ГОСТ № 25100.

Виды грунта	Класс пучинистости, %
Твердая глинистая почва. Гравелистые грунты не насыщенные водой. Пески крупных и средние. Грунты с большим содержанием горных пород.	Грунты, не подвергающиеся морозному пучению. Расширения объема менее 1%.
Глинистая почва средней плотности. Мелко-песчаные грунты. Пылеватая глинистая почва с вкраплением горных пород в пределах 10-30% от массы глины.	Грунты, слабо подвергающиеся морозному пучению. Расширение объема от 1 до 3.5%.
Пластичная глинистая почва. Глинистая почва, суглинок и супесь с вкраплением горных пород свыше 30% от массы.	Грунты со средней склонностью к пучению. Расширение объема от 3.5 до 7%.
Мягкопластичная глининистая почва. Мелкие и пылеватые песчаные грунты с высоким уровнем грунтовых вод.	Грунты с высокой склонностью к пучению. Расширение объема от 7%.

Изменение объемов грунта может происходить не только зимой. Например, этот процесс вполне можно наблюдать и в переходных периодах, когда нет сильных морозов. Подвижки происходят, когда одна сторона строения находится под постоянным воздействием лучей солнца, а другая — в тени. А если при этом еще и идут дожди, переувлажняющие почву, и ночью начинает холодать, то резкий перепад температуры приведет к промерзанию скопившейся в земле жидкости. Это может повторяться многократно и приводить к износу фундамента и строения, установленного на нем. Весной, в результате такого воздействия, дом может подвергаться усадке на несколько сантиметров. Зимой последствия могут быть более критичными, а износ здания будет происходить быстрее и с большими повреждениями, так как сила промерзания в этот период выше.

Глубина заложения фундамента исходя из гидрогеологических условий.

Если Вы строите дом с тяжелыми (кирпичными, блочными) стенами, бетонными перекрытиями, или подземным помещением, то нужно применять ленточный фундамент. Его глубина заложения, т.е. нижняя точка, при определённых условиях, должна находиться ниже глубины промерзания грунта. Рассмотрим эти условия.

Если расстояние от границы промерзания до расположения грунтовых вод, назовём её Н, больше расчетной глубины промерзания более чем на 2 м, то глубину заложения ленточного фундамента для любого грунта делаем независимо от глубины промерзания, но не менее 0,5 м. Для супеси, пылеватой супеси, глинистого грунта, мелкого песка: если Н превышает расчетную глубину промерзания грунта менее чем на 2 м, то глубину расположения фундамента одно и двухэтажного зданий принимают не менее ¾ расчетной глубины промерзания, но не менее 0,7 м, а если Н менее расчетной глубины промерзания, то глубина заложения фундамента должна быть не менее нормативной глубины промерзания грунта.

Вам понравилась статья?

Жду Ваши отзывы и комментарии.

Удачи!

Морозное пучение грунта: почему оно возникает?

Механизм данного явления следующий:

Замороженная вода увеличилась в объеме

– плотность (объемный вес) воды составляет 1000 кг/м3;

– плотность (объемный вес) льда – 916 кг/м3.

А это значит, что при одинаковой первоначальной массе вода занимает меньший объём, чем лёд, примерно на 9%.

При отрицательных температурах содержащаяся в водонасыщенном грунте вода превращается в лёд.

При этом масса льда осталась такой же, что и у воды. За счет разной плотности (объемного веса) превратившаяся в лёд вода значительно увеличивается в объёме, создавая тем самым давление на грунт.

Испытывая колоссальное давление со стороны льда, грунту ничего не остается, как начинать двигаться. Вниз – не может, там достаточно плотные, ненарушенные слои, продавить их он не в состоянии. Остается один путь – вверх. Поэтому грунт наверх и выдавливается.

Меры против пучения

Для борьбы с силами пучения предполагается осуществление мероприятий такого характера:

• полная замена пучинистого слоя на предполагаемом участке – трудоемкий процесс, требующий рытья котлованов значительных размеров, поиска и уплотнения привезенной почвы;
• строительство фундамента ниже слоя промерзания с целью снятия нагрузки на цоколь;
• утепление конструкции в области промерзания потребует прокладки утеплителя по всему периметру и на глубину возведения основы строения;
• организация водоотвода осуществляются путем строительства дренажной системы с закладкой в траншею гравия, песка и перфорированной трубы, обработанной геотекстиолем.

Схема установки перфорированого канала для отводв грунтовых водИсточник el.decorexpro.com

Способы минимизации ущерба от пучения

Помимо создания песчаной подушки, существуют и другие способы, позволяющие снизить ущерб от пучения грунта. Их список выглядит следующим образом:

Удаление влаги. Такой способ предусматривает создание отмостки. Она выступает в качестве ограждения грунта вокруг основания дома, предупреждая проникновение в него осадков и влаги через нижние слои почвы. Можно вместо нее создать качественную дренажную систему, однако ее устройство обойдется достаточно дорого.

Схема утепления фундамента пенопластом.

Утепление грунта. Этот вариант включает в себя укладку слоя теплоизоляционного материала вокруг дома. Сущность такого способа, предусматривающего защиту от пучения, состоит в том, что находящийся около жилища грунт защищается утеплителем, чтобы предотвратить его промерзание. В итоге ликвидируется морозное пучение

Но здесь важно использовать только те теплоизоляционные материалы, которые способы сохранить свои высокие эксплуатационные свойства даже во влажной среде и могут выдерживать значительные нагрузки, которые обеспечиваются расположенными над ними строениями. Под такие требования в наибольшей степени подходит экструдированный пенополистирол

Можно использовать любую марку этого современного изоляционного материала. Но перед тем как произвести им утепление, потребуется выкопать вокруг дома траншею на глубину около 0,5 м. После этого на ее дно укладывают песок с небольшим уклоном в сторону от основания дома, а потом его тщательно трамбуют. Затем на него устанавливаются теплоизоляционные плиты. При этом в зоне углов строения предусматривается их кладка в 2 слоя.

Схема фундамента на рубероиде.

Прокладка рубероида. Такой способ предусматривает сглаживание поверхности основания дома. В ходе него рубероид устанавливается между грунтом и фундаментом. В результате того, что нижние слои почвы будут скользить по изоляционному материалу и при этом не станут вступать в контакт с бетонным основанием дома, происходить его выталкивание не будет.

Понижение температуры замерзания грунта. Данный способ не менее эффективен. Он предусматривает использование реагентов. Ими производится обработка грунта перед тем, как будет выполнена заливка фундамента. Вследствие этого негативный эффект от пучения можно снизить в несколько раз.

Расширение фундамента. Если известно, что пучения носят касательный характер, то тогда данный вариант может успешно использоваться. Он предусматривает создание фундамента с монолитным расширенным нижним основанием. Такая подошва является универсальной. Ее можно использовать при создании ленточного, столбчатого и свайного фундамента.

Использование обмазок. Для того чтобы предотвратить смерзание поверхности фундамента с грунтом, можно использовать специальные средства в виде обмазок. Они выступают в качестве устойчивых покрытий. Поэтому предотвратят негативное воздействие от пучения.

Проведение засоления. Такой способ имеет не слишком продолжительный эффект. Ведь соль, которая выкладывается на поверхность грунта перед созданием фундамента, со временем становится пресной.

Армирование и вязка

Арматура необходима для усиления ленты и компенсации осевых растягивающих усилий. Лента неустойчива на изгиб, а нагрузки пучения проявляются именно таким образом, поэтому создание армпояса является важнейшим этапом.

Основные функции выполняют горизонтальные стержни. Они размещаются на глубине 2-5 см от поверхности бетона. Для поддержки их в необходимом положении до момента заливки применяется вертикальная арматура — хомуты, предназначенные для фиксации положения стержней в составе пространственной решетки.

Рабочие стержни имеют толщину 12-16 мм, вспомогательные — 6-8 мм.

Сборка каркаса производится методом вязки мягкой стальной проволокой. Выполняются скрутки, образованные кусками проволоки длиной 25-30 см, сложенными пополам. Проволока обхватывает соединение прутков и скручивается на 4-6 оборота с помощь. специального крючка.

Такой способ прост и не требует использования специального оборудования.

Источник: furnilux.ru