Какой глубины должен быть фундамент

Уровень промерзания грунта – это, несомненно, один из самых важных факторов, определяющих глубину заложения фундамента. Однако, прежде всего на строительной площадке необходимо оценить еще две критически важные характеристики почвы:

Глубина заложения ленточного фундамента

Надежность любого типа фундамента, в частности, одного из самых распространенных – ленточного, зависит от множества факторов. Ключевым из них является показатель глубины, на которую закладывается основание. Правильное определение глубины ленточного фундамента имеет решающее значение не только для прочности и долговечности фундамента, но и для общей стабильности всей конструкции. В данной статье будет представлена информация об основах различных типов ленточных фундаментов, их характеристиках и параметрах, а также рекомендациях по заглублению в зависимости от ряда внешних факторов, оказывающих влияние на строительство.

Один из основных критериев классификации ленточных фундаментов — это глубина их заглубления в землю. Все типы фундаментов можно разделить на три категории: незаглубленные, мелкозаглубленные и заглубленные. Каждая из этих категорий имеет свои специфические особенности и область применения, включая типы почвы, на которых они могут быть использованы, и виды зданий, для которых они подходят.

Незаглубленный

Фундаменты данного типа располагаются непосредственно на поверхности земли и характеризуются нулевым уровнем залегания. Для их использования целесообразно выбирать только не плывучие, а значит, достаточно прочные грунты. В качестве меры для обеспечения устойчивости, иногда укладывают песчаную подушку высотой от 15 до 30 см, которую формируют под всеми стенами, а также под отдельными пристройками, такими как крыльцо, тамбур или веранда, предварительно сняв верхний плодородный слой почвы.

Рекомендуется применять ленточный фундамент этого типа для построек, высота стен которых не превышает 5-7 метров. Это обусловлено тем, что по прочности такие конструкции значительно уступают другим их разновидностям. Если стены здания превышают длину в 7 метров, возможна усадка земли, и фундамент может не выдержать возникающие нагрузки, что приведет к его разрушению. В сравнении с мелкозаглубленным вариантом, высота незаглубленного основания практически вдвое меньше, что также значит, что его жесткость будет снижена. Положительным аспектом является отсутствие воздействия морозного пучения на боковые стенки фундамента, так как подушка способствует минимизации сил, действующих на подошву.

Данный вариант подходит исключительно для легких деревянных конструкций, обладающих небольшими размерами, и практически не используется для строительства капитальных домов.

Мелкозаглубленный

Мелкозаглубленным считается фундамент, заложенный на глубину 50-70 см ниже уровня промерзания грунта. Благодаря своей простоте и экономичности, данный тип фундамента пользуется большой популярностью в частном строительстве. Его обычно применяют для создания дачных домиков, каркасных зданий, построек из бруса и бревна, а также для беседок и ограждений. Ленточные фундаменты такого типа рекомендуется использовать на участках с низким риском морозного пучения или с его отсутствием. Наилучшими грунтами для этого являются песчаные твердые, гравелистые и полутвердые глинистые почвы. Тем не менее, перед заливкой такого фундамента важно определить несколько показателей, таких как тип грунта, уровень его замерзания и расположение грунтовых вод (ГВ). Это необходимо для корректных расчетов его параметров — высоты, ширины и глубины заложения.

Заглубленный

Это самый надежный вариант среди предлагаемых технологий ленточных оснований. Заглубление конструкции в данном случае должно составлять как минимум 20 см ниже точки промерзания почвы. Обязательным условием для создания прочного и долговечного основания является его размещение на плотном, устойчивом слое грунта. Если на поверхности находятся слои торфа или ила, котлован нужно выкапывать до твердых пластов. На этом слое формируется гравийно-песчаная подушка, которая располагается ниже уровня замерзания для данный регион. Экономическое обоснование такой конструкции становится очевидным, если заглубление не превышает 2 метра. Чтобы увеличить надежность фундамента, можно приемлемо осуществить его искусственное уменьшение путем применения специальных мер:

Определение глубины заложения

Выбор подходящего типа ленточного фундамента для конкретного строительного объекта зависит от нескольких факторов. Для нахождения оптимальной глубины залегания фундамента необходимо учитывать характеристики почвы, такие как уровень промерзания, глубину расположения подземных вод и другие природные факторы. Кроме того, важно учитывать рельеф участка, тип и назначение здания, а также предполагаемые нагрузки и срок его службы.

Тип грунта

В соответствии с установленной технологией первым шагом является проведение геологического исследования участка для определения характеристик почвы. Эти характеристики напрямую влияют на строительный потенциал конкретного участка:

• Глин и суглинки обладают способностью удерживать значительное количество влаги, что, при замерзании, приводит к вспучиванию почвы и поднятию фундамента вверх. Даже при низком уровне грунтовых вод в зонах с низкой влажностью рекомендуется закладывать фундамент на глубину от 0,75 до 0,8 м.
• Песчаные и супесчаные грунты, в зависимости от размера частиц, имеют различные характеристики. Разновидности, состоящие из крупных и средних частиц, легко пропускают влагу и не подвержены вспучиванию, поэтому при строительстве легких объектов достаточно заглубить ленту всего на 0,5 м. В случаях легких и пылеватых песков, которые имеют склонность быстро насыщаться влагой и даже плыть, важно закладывать конструкцию ниже уровня замерзания.
• Крупнообломочные грунты, состоящие из галечника, щебня и гравия, почти не подвержены вспучиванию и размыванию вследствие насыщения влагой. Поэтому даже при высоком уровне грунтовых вод не требуется низкое расположение фундаментной ленты.
• Скалистые породы, как прочные горные материалы, не подвергаются ни просадке, ни вспучиванию, ни размыванию. При строительстве на таких участках фундамент можно укладывать на минимальную глубину, достаточно лишь убрать верхний плодородный слой.

Если в почве присутствуют смешанные прослойки с разными характеристиками, рекомендуется ориентироваться на грунт с самой низкой плотностью, чтобы обеспечить запас прочности.

Уровень промерзания

Чтобы определить оптимальное значение глубины заложения, необходимо выяснить уровень промерзания почвы в зависимости от ее типа. Для каждого региона этот показатель уже определен, и усредненное значение можно узнать из специализированных таблиц:

Предварительные изыскания

Перед началом проектирования строительства важно определить, в каком месте на участке вы хотите разместить дом. Если уже имеются результаты геологических исследований, ими следует руководствоваться, чтобы избежать проблем с фундаментом и минимизировать его стоимость. Выбор самого сухого участка, где уровень грунтовых вод находится как можно ниже, является оптимальным решением.

Следующим этапом являются геологические исследования почвы в выбранной области. Для этого необходимо бурить шурфы на глубину от 10 до 40 метров в зависимости от конструкции пластов и планируемой нагруженности здания. Минимальное количество скважин — пять: на углах и в центре будущего строения.

Средняя стоимость таких исследований составляет около 1000 долларов. Если строительные работы планируются масштабными, такая сумма не окажет значительного влияния на общий бюджет (средняя стоимость строительства дома колеблется в пределах 80-100 тысяч долларов), но поможет избежать множества проблем. В этом случае рекомендуется обращаться к профессиональным геологам. В случаях, когда вы собираетесь построить небольшие постройки — например, дачу, баню, беседку или площадку для мангала, — можно провести исследования самостоятельно.

Исследуем геологию своими руками

Для проверки геологического строения грунтов своими руками вам понадобится лопата. Необходимо в каждой из пяти указанных точек (по углам и в середине будущего здания) выкопать глубокие ямы. Размер каждой ямы должен составлять 1 м на 1 м, а глубина — не менее 2,5 м. Стенки должны быть относительно ровными. После выемки грунта используйте рулетку для измерения слоев и записывайте результаты.

Что можно обнаружить в разрезе:

• На поверхности находится самый верхний слой — плодородная почва. Его толщина может варьироваться от 10 см до 1,5 м, а иногда и больше. Этот слой обязательно удаляется, поскольку он рыхлый и содержит множество живых организмов (животные, насекомые, бактерии, грибки). Сразу после разметки фундамента этот слой надо убрать.
• Ниже располагается естественный грунт, который имел свои характеристики до вмешательства животных и микроорганизмов. Среди таких грунтов можно выявить следующие:
  • Плотный песок (крупный, средний или смешанный с гравием). Это отличное основание для постройки дома: вода уходит быстро, и фундамент оказывается устойчивым. На таких грунтах можно реализовывать мелкозаглубленный фундамент (с глубиной до 50 см).
  • Сыпучие пески (мелкие и пылеватые). Условие для строительства здесь может быть положительным, если уровень подземных вод находится на значительной глубине, однако эти виды грунта представляют опасность тем, что при увлажнении могут значительно терять свою прочность.
  • Глина, суглинок и супесь. Эти виды грунтов аналогично могут стать водонасыщенными и потерять свою крепость, если уровень влажности останется низким; при высоком уровне осадков несущая способность остается высокой, что требует внимательного контроля за осадками в данном регионе.
  • Торфяники. Эти участки считаются самыми ненадежными для установки фундаментов. На них можно строить только с использованием столбчатых фундаментов, и то только если слой более прочного грунта не расположился слишком глубоко.

Нередко возникают трудности при разграничении глиносодержащих грунтов. Порой достаточно взглянуть на грунт: если преобладают песчаные частицы с вкраплениями глины — это супесь, если преобладает глина, но присутствует и песок — это суглинок. Чистая глина, как правило, имеет тяжелую структуру и не содержит никаких вкраплений.

Дополнительно существует метод, позволяющий подтвердить правильность определения грунта. Для этого из увлажненного грунта скатываются валик (между ладонями, как в детском саду) и сворачивается в кольцо. Если валик рассыпется — это малопластичный суглинок, если развалится на куски — это пластичный суглинок, а если валик останется целым — это глина.

Когда вы уже определили, какие типы грунтов находятся на вашем участке, можно переходить к выбору типа фундамента.

Глубина заложения плитного фундамента

Монолитный плитный фундамент представляет собой единую железобетонную плиту, оборудованную ребрами жесткости или без них, располагающуюся под всем зданием. Фундаменты такого типа хорошо зарекомендовали себя при строительстве домов, размещенных на грунтах с низкой несущей способностью и высокой насыщенностью подземных вод.

Процесс подготовки основания для плитного фундамента требует тщательной работы. На этапе строительства снимается верхний слой плодородной почвы на глубину 0,4-0,6 метра, а вместо него укладывают подушку из смеси песка и щебня. Это обеспечивает снижение воздействия силы морозного пучения на подошву фундамента.

Способы определения и расчета

Согласно требованиям нормативов СНиП, для адекватного определения необходимой глубины заложения фундамента в расчет должны быть включены следующие параметры:

• Тип грунта.
• Средняя температура в зимний период.
• Специальные характеристики здания.
• Уровень залегания подземных вод.

Первым делом рассчитывается нормативный показатель глубины промерзания по следующей формуле:

д₀ – это поправочный коэффициент, который меняется в зависимости от типа грунта,

√M_t – это квадратный корень из суммы всех средних отрицательных температур за год.

Для примера рассчитаем значения:

Д_fn = 0,28 х √(10,3 + 15,4 + 13,2 + 7,6 + 9,4 + 5,6) = 2,19 м.

где 0,28 – это коэффициент для супеси и мелкого песка,

(10,3 + 15,4 + 13,2 + 7,6 + 9,4 + 5,6) – это сумма всех среднемесячных отрицательных температур в отдельном регионе.

Далее необходимо провести расчетное определение показателя глубины заложения в зависимости от параметров самого здания, следуя такой формуле:

Значение Д_fn было рассчитано и равно – 2,19 м,

K_h – поправочный коэффициент, который варьируется в зависимости от типа помещения и температуры внутри него.

К примеру, если дом отапливается и его конструкция включает утепленный цоколь, но не имеет подвального помещения, то K_h будет равен – 0,7. Следовательно, получаем следующее:

Д_f = 0,7 х 2,19 = 1,53 м.

Рекомендация! На практике уровень расположения подошвы фундамента зависит не только от температуры промерзания грунта, но и от глубины залегания подземных вод, а также физических характеристик почвы. Однако точно определить эти значения можно лишь через проведение геологических изысканий. Поэтому в случаях, когда нет возможности провести такие исследования, целесообразно ориентироваться на уменьшенную расчетную величину, то есть Д_f.

Специфика различных видов фундамента

В процессах частного строительства домов, гаражей, бань и других сооружений применяется несколько основных типов фундамента, для каждого из которых действуют специфические рекомендации по выбору глубины заложения:

Ленточный фундамент является наиболее распространенным и финансово выгодным вариантом конструкции. Он используется, как правило, на слабо пучинистых или вовсе не пучинистых почвах. При этом его не рекомендуется возводить на неоднородных и влажных глинистых почвах.

Среди существующих разновидностей ленточных фундаментов можно выделить:

1. Мелко заглубленный. Погружается на 50 см.
2. Средне заглубленный. Уровень заглубления составляет 70-100 см.
3. Достаточно заглубленный. Уровень подошвы фундамента находится на 120-150 см.

В условиях с холодным климатом глубина закладки может достигать 2 метров.

Когда требуется построить легкую одноэтажную конструкцию на относительно стабильном грунте, целесообразно использовать столбчатый фундамент. Он представляет собой систему вертикальных колонн, размещаемых по периметру здания и в местах несущих стен.

Устройство фундамента в зависимости от глубины промерзания грунта

Следует отметить, что глубина промерзания грунта зависит не только от физико-географического расположения местности, но и от уровня грунтовых вод. Сочетание влаги и морозной температуры приводит к пучению слоев почвы, увеличиваясь примерно на 10%. В результате такого процесса грунт может выталкивать фундамент из земли в зимний период и тянуть его вниз весной, когда наступает таяние снега.

Причем происходят эти процессы с периметром фундамента неравномерно, что может вызвать значительные деформации и трещины. Чтобы избежать подобных последствий, критически важно заглублять фундамент ниже уровня промерзания. Например, если уровень промерзания составляет 1,5 метра, необходимо заложить фундамент на глубину не менее 2,0 метра.

В большинстве регионов России средняя глубина промерзания грунта составляет 1,2 метра, поэтому вполне достаточно закладывать фундамент на глубину 1,5 метра.

Осознав глубину промерзания, тип грунта и уровень подземных вод, необходимо также проанализировать, сможет ли площадь основания фундамента выдержать конструктивные нагрузки. Для этого проводят расчеты эксплуатационных характеристик по грузоподъемности на каждый квадратный сантиметр, чтобы нагрузки не превышали критически допустимые величины.

Расчет нагрузок от строительных конструкций осуществляется на основе удельного веса каждого материала, используемого в возведении здания. Это касается материалов фундамента, а также стен, кровли и перекрытий. Как было упомянуто ранее, также принимается во внимание регион, в котором ведется строительство.

Следует методически понимать, что в первые годы эксплуатации любого здания почвы начинают поддаваться сжимающим нагрузкам, которые инициированы вышеупомянутыми величинами. Это приводит к осадке, то есть, когда фундамент со временем опускается на определенное расстояние. Неравномерные и значительные осадки могут стать причиной появления трещин и других деформаций.

Таким образом, величина нагрузки играет решающую роль в определении несущей способности основания, при этом необходимо, чтобы уровень предельного оседания не превышал установленных норм.

Выводы

В окончательном счете, отвечая на вопрос о том, на какую глубину следует закладывать фундамент, важно в первую очередь уточнить регион, уровень промерзания грунтов и глубину подключения подземных вод. После этого стоит произвести расчеты предполагаемой нагрузки на основание и соответствующие вычисления.

Стоит также подчеркнуть, что во время выполнения земляных работ, когда требуется копка траншей под фундамент, критически важно уделять внимание типу грунта. Например, в песчаных грунтах осуществлять фундаментные работы непросто. Это связано с тем, что стенки траншей имеют тенденцию осыпаться, что требует применения двух технологий создания траншей: либо это уклон (откос), либо использование специальных заградительных щитов на всей глубине.

В глинистых грунтах, напротив, нет необходимости в этом, так как этот грунт является прочным и осыпанию не поддается, поэтому порой строители даже не ставят опалубку, когда фундамент возводится для легкого дома.

Люди, которые сталкивались с проблемами грунтовых вод и сезонных осадков, знают из опыта, что главной задачей при строительстве, а значит и при закладке фундамента, является понижение уровня воды. Чем ниже уровень, тем меньше негативное влияние влаги на фундамент. Можно ли искусственно понизить уровень грунтовых вод в сезон таяния снега или во время дождей? Безусловно. На сегодняшний день почти все загородные владельцы земли устанавливают дренажные системы на своих участках, чтобы извлечь излишки воды за пределы их территории.

Также стоит упомянуть, что дренажные системы подразделяются на две категории. Первая — ливневая дренажная система, предназначенная для отведения дождевых и талых вод с территории участка. Вторая же — системы дренажа, предназначенные для снижения уровня грунтовых вод. Как правило, последние укладываются на глубину, сопоставимую с уровнем залегания подпочвенных вод.