Какая глубина необходима для заложения свайного фундамента и как ее определить?

Как рассчитать?

Разумеется, во избежание дополнительных затрат на профессиональных специалистов по расчету рекомендуемой глубины для отдельно взятой территории, застройщики ищут информацию для самостоятельного определения данных факторов. И это вполне объяснимо. Данные услуги стоят недешево и требуют значительных увеличений бюджета.

Существуют отдельные документы с картами и фактическими данными по нормативной глубине промерзания грунта: в некоторых районах оно составляет от 50 до 80 см, в других расстояние варьируется от 170 до 260.

Для расчета и уточнения этой величины разработана отдельная техническая формула: dfn=d0*Mt, df=kh*dfn

• dfn в данном случае представляет собой нормативную глубину промерзания грунта, ее расчет необходим для вычисления расчетной глубины.
• df – расчетная глубина промерзания породы.
• Mt представляет собой суммарный коэффициент минимальных температур в зависимости от СНиП 2.01.1-82. Воспользовавшись информацией именно для вашей территории, вы сможете посчитать среднемесячное суммированное значение. Делайте расчет данного параметра без учета минуса в значениях.
• d0 – фактор, вычисляемый исходя из индивидуальных особенностей вашего грунта. Для суглинка он составляет 0,23 м, для супесчаных пород – 0,28 м, для супесчаных пород более крупного типа – 0,30 м, для некоторых пород дисперсного грунта (грунта, получаемого в процессе выветривания скальных грунтов) – 0,34 м.
• kh – тепловой коэффициент, который зависит от температурных характеристик строительства здания. К примеру, если вы не собираетесь отапливать здание, берется значение 1,1, однако при наличии постоянного отопления, стоит выбрать подходящее под вашу территорию значение, исходя из таблиц в СНиП 2.02.01-83

Кроме того, не забывайте, что данные по промерзанию грунта должны присутствовать у геологической службы вашего района, а некоторая информация по среднестатистическим климатическим условиям – у метеослужбы.

Использование всех представленных характеристик полезно, однако, как мы уже выяснили, глубина промерзания – далеко не единственный фактор, влияющий на глубину установки фундамента. Одним из однозначно важных факторов расчета глубины установки фундамента является его вид, который определяется исходя из конструкции и используемых элементов и залегания над уровнем земли.

Фундамент столбчатого типа более всего подвержен негативному влиянию процессам пучинистости почвы. Копать в данном случае стоит на не менее чем 200-300 мм ниже уровня промерзания на грунтах пучинистого типа, породы непучинистого типа менее требовательны, и здесь глубина высчитывается исходя из вида почвы. Ширина и диаметр столбчатых опор вычисляются на основе весовых категорий строения.

Фундаменты плиточного типа редко заглубляются до уровня промерзания, однако часто подлежат гидроизоляции, а незаглубленный тип, как следует из названия, устанавливается не ниже уровня грунта.

Расчет по формуле

Несущая способность сваи по грунту, которая влияет на оказываемую нагрузку, зависит от характеристик материала, из которого она изготавливалась и прочностных параметров почвы. Для подсчетов выбирается минимальный показатель, так как он иногда увеличивается.

Несущая способность сваи вычисляется по следующей формуле: P=ko*Rn*F+U*kp*Fin*Li, где P – непосредственно несущая способность; ko– показатель однородности почвы; Rn– возможное сопротивление почвы относительно фундамента; F -площадь базиса на сваях, см²; U – периметр участка, м; kp– рабочий коэффициент; Fin-допустимое сопротивление почвы по бокам используемых свай; Li– толщина грунта, который соседствует с боковой поверхностью столба, м.

Все необходимые данные грунтов нужно искать в приложениях СНиП в предназначенном для этого разделе. Если грунт является многослойным, то возможности сопротивление поверхности высчитываются для каждого слоя по отдельности, после чего показатели складываются воедино. Также при подсчете существующей несущей способности к давлению понадобится добавлять массу самих свай и ростверка.

Таблица несущей способности буронабивной сваи позволяет упростить процедуру расчетов.

Когда все необходимые исчисления проведены, осуществляется заливка.

Бетон для этого изготавливается прямо на участке, где проводятся строительные работы, что позволяет сэкономить на доставке. Можно использовать различные марки раствора, но необходимо следить за его качеством и сроком годности. Если будет применен некачественный бетон, это существенно повлияет на срок службы здания.

Как видно из статьи, соорудить свайный фундамент своими силами довольно трудно, но возможно. Основной процедурой является расчет несущей способности столбов.

Если все подсчеты будут выполнены правильно, то и результат будет на высоком уровне, а постройка прослужит большое количество времени. Существуют специальные таблицы, в которых уже собраны многие данные. С помощью них можно пропустить трудоемкий процесс сбора большого количества данных для подсчетов.

В силу некоторых особенностей земельных участков (проблемная структура грунта, наличие уклона или плотность возведения сооружений) при строительстве не всегда есть возможность поставить фундамент желаемого типа. В таких случаях оптимальный вариант – буронабивной фундамент с ростверком, который становится все популярнее благодаря многим его преимуществам.

Cхема буронабивных свай.

Плита

Плитный фундамент можно монтировать на любом виде грунта

Как и лента, монолитная плита может быть заглубленной или нет. В первом случае плита заливается в котлован и имеет высокие ребра. Основным недостатком такого устройства является его высокая стоимость. Но это единственный вид фундамента, который не имеет ограничений по типу грунта.

Как рассчитать глубину заложения, и какая должна быть плита? Пучинистость почвы не влияет на состояние строения на такой основе, поэтому это расстояние определяется исходя из эксплуатационных требований к зданию. Подробнее о возведении фундамента смотрите в этом видео:

https://youtube.com/watch?v=FtVpj_wKgVI

В сводной таблице отражены виды фундаментов, типы почв и масса строения

Рекомендации для различных фундаментов

Отдельные виды фундаментных конструкций имеют определенные отличительные характеристики и конструктивные особенности. При этом существуют общие для всех типов рекомендации, позволяющие правильно рассчитать глубину заложения фундамента для одноэтажного или двухэтажного дома, различного рода построек подсобного и хозяйственного назначения. Они сводятся к следующему:

• величина заглубления фундамента не может быть менее 50 см, за исключением тех случаев, когда основанием выступает скалистый грунт;
• при расположении нескольких зданий друг возле друга глубина заложения их фундаментов должна быть одинакова. Это необходимо для обеспечения устойчивости строений;
• заглублять фундамент в несущий слой грунта необходимо минимум на 10-20 см, чтобы нагрузка от конструкции полноценно передавалась твердой почве;
• если позволяют условия, то фундамент целесообразно закладывать над водоносным слоем. Благодаря этому можно обойтись без устройства дренажной системы;
• нижнюю часть фундамента целесообразно опускать примерно на 1/5 ниже слоя промерзания, что позволяет предотвратить разрушительное действие пучения и избежать неравномерной усадки строения.

Не стоит углубляться слишком сильно, поскольку особого преимущества в плане надежности это не даст, зато расходы существенно увеличатся.

Ленточный фундамент

Ориентирован в первую очередь на строения, возводимые на однородных слабопучинистых грунтовых основаниях. Мало подходят для глины и насыщенных влагой грунтов с неоднородной структурой.

Базовые параметры, на которые ориентируются при определении глубины ленточного фундамента, следующие:

• величина промерзающего слоя;
• уровень залегания подземных вод;
• насыщенность почвы влагой.

Чем глубже промерзает грунт, и чем ближе к его верху водоносный слой, тем больше вероятности вспучивания земли в период отрицательных температур. Для защиты от этого явления прибегают к заглублению фундаментных конструкций. В нижерасположенную таблицу приведены ориентировочные цифры для разных видов почв.

Углубляться существенно ниже 200-сантиметровой отметки экономически нецелесообразно.

Столбчатый фундамент

Пригоден главным образом для нетяжелых и невысоких зданий. Состоит из группы железобетонных опор, устанавливаемых в местах стыка стен, в том числе внутренних с капитальными. Между собой оголовки колонн соединяются посредством железобетонного ростверка. Нижняя часть опор погружается в подушку из песчано-гравийно-гравийной смеси.

Фундамент данного типа отличается невысокой стоимостью и простотой обустройства. Кроме того, он подходит для эксплуатации в местностях с проблемными грунтами.

Закладка колонн осуществляется на 20-30-сантиметровом удалении от отметки промерзания. На стабильных грунтах высота опор для одноэтажных зданий составляет в среднем 80 см.

Плитный фундамент

Обладает отличными прочностными характеристиками, надежен, не теряет своих свойств на протяжении длительного времени эксплуатации. Однако закладка сопряжена с затратами большого количества денежных средств и привлечением значительных трудовых ресурсов

Основное преимущество плит состоит в том, что они снижают давление, создаваемое зданием на грунтовое основание, что особенно важно, когда оно слабое

Плитное основание подразделяется на мелкозаглубленное (20-50-сантиметровое расстояние) и глубокозаглубленное (до 100-сантиметровой отметки). Заранее в любом случае подготавливается подушка из песчано-гравийной смеси.

Таким образом, принятие решения относительно того, сколь глубоко должен погружаться фундамент, требует комплексного подхода и учета разносторонних климато-геологических факторов.

Что такое каркасный дом?

Каркасные дома взяли свое название от основы строения – деревянного каркаса, который снаружи и внутри обшивается специальными материалами. Для внешней обшивки используют фанеру, плиты OSB, вагонку и аналоги этих материалов. Внутри стены заполняют утеплителем. Это может быть стекловата, минвата, пенопласт или пенополистирол.

Каркасные дома могут возводиться с применением двух технологий:

Виды каркасных домов

• Каркасно-панельное строительство подразумевает собственноручное исполнение всех этапов, включая обработку материала и утепление. Такая технология более трудоемкая, но считается малозатратной.
• Каркасно-щитовые дома собираются из специальных щитов, в которых предварительно заложено утепление. Такие постройки возводятся быстро, с наименьшими трудовыми затратами, но требуют больших материальных вложений.

Но, как и любому строению, каркасному дому требуется надежное добротное основание. Среди огромного количества вариантов популярностью при строительстве каркасных домов пользуются винтовые сваи.

Что такое свайный фундамент

Под свайным фундаментом подразумеваются опоры, изготовленная из железобетона, кирпича, древесины или других материалов, которые погружаются в грунт. Для придания жесткости конструкции опоры связываются ростверком или монолитной плитой. Сваи могут вбиваться или вкручиваться в почву или помещаться в заранее приготовленные ямы, которые засыпаются гравием или заливаются бетоном.

Много общего имеют железобетонный ростверковый фундамент с ленточным. Разве что в первом случае используется лента меньших размеров, а лежит на сваях, а не на почве. Это позволяет защитить ростверк от воздействия влаги. Важным параметром при создании фундамента из свай является глубина залегания, которая определяется в зависимости от уровня промерзания почвы. Если размещать опоры ниже этого уровня, то на железобетон не будут воздействовать сезонные расширения и сжатия почвы.

Как возвести СФ своими руками?

Перед началом строительства необходимо провести подготовительные работы:

1. Организовать доставку винтовых свай и стройматериала на участок.
2. Убрать остатки старого фундамента (если есть).
3. Расчистить территорию от строительного мусора, валунов и других предметов, мешающим монтажу.
4. Организовать подачу воды для замешивания раствора и электроэнергии для работы оборудования.
5. Подготовить приспособления для вкручивания стержней в грунт.

Этапы строительства:

1. В установленных местах вкручивают винтовые сваи в грунт, пока наконечник не упрется в твердый пласт. При этом соблюдают вертикальность оси трубы (допустимое отклонение – не больше двух градусов).

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

2. Обрезают верхнюю часть металлических труб, выравнивая плоскость по горизонтали.
3. Заливают раствором внутреннюю полость столба, чтобы исключить вероятность окисления металла.
4. Когда бетон наберет прочность, наваривают оголовки на концы труб.
5. Шлифуют сварные швы и покрывают слоем гидроизоляционного материала.

Особенности изготовления ростверка

Типы обвязки для винтовых свай различают по материалу изготовления:

• металлические;
• деревянные;
• бетонные.

Ростверк используют для сооружений, стены из которого изготовлены из дерева. Обязательные этапы монтажа:

1. Пропитка брусьев гидрофобным составом, антисептиком и антипиреном.
2. Устройство гидроизоляционной прокладки между оголовками и деревянными элементами.
3. Прикручивают балки к оголовкам через заранее подготовленные технологические отверстия.
4. По углам конструкции устанавливают укрепляющие уголки.

Особенности монтажа металлического ростверка под каркасное сооружение:

• для обвязки используют двутавровые балки или швеллера;
• помимо сваривания каркаса, углы необходимо стянуть болтами;
• металлическую конструкцию обмазывают гидрофобным составом, уделяя особое внимания сварным швам.

Деревянная обвязка винтовых свай для каркасного дома, видео-инструкция:

Продуманная конструкция и никакого секрета

Фундамент — подушка безопасности здания, без которой срок службы строения обречен на недолговечность. Любая разновидность основания — тщательно просчитанная технология с особенностями, обеспечивающими преимущества опоры в определенных условиях.

Винтовые сваи устанавливаются по периметру строения, в месте пересечения несущих перегородок и через каждые 2-3 метра друг от друга. Это металлические столбы, большей частью заглубленные в почву и связанные между собой ростверком для равномерного распределения нагрузки. На конце каждой опоры находятся винты — лопасти, выполняющие 2 функции:

• облегчение погружения сваи в грунт;
• уплотнение породы для повышения сцепления и несущей способности.

Хитрость технологии в прохождении через верхние, капризные и подверженные морозному пучению слои почвы к устойчивому грунту.

Расчет

Как уже говорилось, на расчет глубины заложения фундамента влияет сразу несколько критериев. Основные из них — следующие:

1. Уровень промерзания почвы.
2. Расположенность грунтовых вод.
3. Тип основания.

Эти три пункта влияют на определение глубины заложения фундамента больше всего. Поэтому в каждом случае расстояние от поверхности почвы до дна траншеи будет отличаться. Так, глубина фундамента для конкретного одноэтажного дома может как быть большой, так и практически отсутствовать. Чтобы было понятнее, рассмотрим по порядку вышеперечисленные критерии.

В зависимости от степени промерзания грунта

Этот фактор влияющий на глубину заложения любого фундамента часто упоминается в первую очередь. Если вы собрались выкапывать траншею для заглубленного фундамента, этот показатель должен быть известен вам в первую очередь. Залив ленту без учета глубины промерзания, можно уничтожить здание смещениями в грунте, вызванными превращением воды в лед.

Поговорим о том, как узнать, насколько промерзает грунт. Есть таблицы и карты с усредненным уровнем промерзания грунта в той или иной области. Если нужен точный показатель, нужно взять данные десятилетних исследований на ровной, не заснеженной площадке. Но обычно они отсутствуют.

Тогда примерную глубину можно рассчитать самому. Для этого нужно обратиться в ближайший гидрометцентр и узнать среднюю температуру за месяц. Если предоставят каждодневные данные, ее можно посчитать самому (сложить показатели и разделить на их количество). Затем из этой цифры извлекается корень квадратный, который умножается на коэффициент типа грунта (можно найти в интернете). Все, примерный уровень глубины промерзания у вас есть.

От уровня грунтовых вод

Вода — один из самых опасных врагов фундаментов. Основания возводятся, как правило, из бетона, будь то монолит или ФБС. При слишком высоком уровне грунтовых вод влага попадает в поры через подошву. С наступлением холодов вода замерзает и начинает разрушать бетон. В лучшем случае всё может закончиться трещинами, а в худшем здание просто рухнет.

Чтобы предотвратить это, принимаются необходимые меры: правильно устраивается подоснова (с использованием песка необходимой фракции), сооружается водоотвод и т.д. Кроме того, замерзая, влага пучит грунт. Поэтому, если под подошвой — мелкие или пылеватые пески, а грунтовые воды находятся на уровне выше двух метров, нужно строить только заглубленный фундамент.

Таким образом, выбор глубины заложения конкретного фундамента зависит и от грунтовых вод

Поэтому важно знать, где они находятся. Определить глубину залегания вод на участке на самом деле несложно. Нужно выбрать несколько точек на том месте, где Вы собрались строить дом. При этом одна из них должна находиться в нижней части площадки

На намеченных точках делаются скважины. Через сутки можно приступать к измерениям. Определять расположение подземных вод лучше всего весной, когда насыщенность влаги почвой максимальная

При этом одна из них должна находиться в нижней части площадки. На намеченных точках делаются скважины. Через сутки можно приступать к измерениям. Определять расположение подземных вод лучше всего весной, когда насыщенность влаги почвой максимальная.

Определить УГВ можно и с помощью колодца, расположенного в непосредственной близости от места строительства (если такой имеется). Дело в том, что источником для них служат именно грунтовые воды. Поэтому расстояние от поверхности почвы до зеркала воды является тем самым уровнем. Стоит помнить, что колодец должен быть максимально заполненным (то есть, не нужно проверять уровень после забора воды, особенно в большом количестве).

От выбора типа фундамента

Конечно, грунт решает очень многое. Но, кроме этого, глубина заложения фундамента зависит и от него самого. В данном случае речь идет о виде. О том, какая должна быть глубина залегания у конкретного фундамента, можно рассказать в нескольких словах:

1. Ленточное и столбчатое основания зависят от грунтовых вод и глубины промерзания почвы;
2. Глубина заложения свайного фундамента определяется с помощью его несущей способности;
3. Плитное основание заглубляется примерно на 40 — 50 см.

Что такое свайно-ростверковый фундамент

Свайный фундамент, наверное, представляют себе все: это некоторое количество свай, заглубленных в грунт до уровня несущего слоя или ниже уровня промерзания. В чистом виде этот тип фундамента используется редко. Виной тому своеобразная конструкция, которая не позволяет перераспределять между сваями нагрузку от дома. Потому свайный фундамент в основном делают под срубы из бревна или бруса, иногда — под каркасные постройки. Эти типы стройматериала, из-за своих особенностей, сами перераспределяют нагрузку. С домами из других материалов они совместимы плохо.

Зато их усовершенствованный вид — свайный фундамент с ростверком — лишен многих недостатков и может использоваться и под кирпичные, и под блочные постройки.  В них все опоры завязаны при помощи ленты из металла или железобетона (бетона) в единую конструкцию. Эта лента и называется ростверком.

Так выглядит свайно-ростверковый фундамент вынутый из земли

Ростверк — это часть фундамента, объединяющая оголовки свай и служащая опорой для стен. Именно ростверк принимает, и за счет замкнутой конструкции, перераспределяет нагрузку, передавая ее на сваи.  Он может быть металлическим, деревянным, бетонным или железобетонным. По типу исполнения бетонные (железобетонные) ростверки бывают низкими и высокими.

Различают свайные фундаменты с высоким и низки ростверком

Высокий ростверк находится выше уровня земли. Чаще всего его делают из металла — швеллеров большого сечения или квадратных металлических труб. Еще делают такой ростверк из бетона, но его устройство сложнее: приходится придумывать, как залить ленту на расстоянии от земли.

Как работает ростверк и что он дает

Любой дом в разных частях будет давать разную нагрузку: отделка, мебель, санфаянс, другие вещи размещены неравномерно. Следовательно, и нагрузка от разных его частей будет разной. Ростверк принимает на себя эти неравномерные нагрузки и перераспределяет их. Сваям уже передается «выровненная» нагрузка.

Чем отличаются свайные и свайно-ростверковые фундаменты (чтобы увеличить размер картинки щелкните по ней правой клавишей мышки)

Чем это хорошо? Тем, что при одинаковой нагруженности свай, меньше шансов на то, что они будут усаживаться неравномерно. А неравномерная усадка ведет, как известно, к трещинам в фундаменте и стенах. Потому свайно-ростверковый фундамент более стабилен. Хотя главный недостаток свайных фундаментов остается: мы не можем знать, что за грунт находится под каждой из свай.  Потому спрогнозировать их поведение нереально. Именно поэтому их не очень любят архитекторы: гарантировать многолетнюю эксплуатацию дома невозможно.

Ленточный фундамент на сваях

Более предсказуемы в этом плане низкие ростверки. Они начинаются обычно ниже уровня земли и отливаются из армированного (или нет — зависит от проекта) бетона. Причем арматура свай связывается с арматурой ростверка.

В этом случае ростверк — это мелкозаглубенный ленточный фундамент и изготавливается он по той же технологии. Отличается тем, что имеет жесткую связь со сваями, что в разы повышает надежность и устойчивость конструкции. Еще такие фундаменты называют ленточными на сваях или свайно-ленточными. Такая конструкция является почти идеальной: сочетает в себе плюсы свайного и ленточного фундамента, в значительной мере компенсируя их недостатки.

Устройство свайно-ленточного фундамента (чтобы увеличить размер картинки щелкните по ней правой клавишей мышки)

Как он работает? Нагрузка от дома передается на ленту. Благодаря наличию продольной арматуры перераспределяется по всей площади. Так как лента опирается и на грунт, то часть нагрузки передается ему, остальная приходится на сваи. При этом нагрузка и усадка равномерны: их «выравнивает» лента.

В зимнее время, когда начинают на фундамент воздействовать силы пучения, проявляются все плюсы свайно-ленточного фундамента. Если дом стоит на пучнистых грунтах, их глубина заложения ниже уровня замерзания, очень сложно представить условия, при которых дом перекости или он даст неравномерную усадку.

При воздействии сил пучения на ленту, «пятки» свай, да и они сами, не дают возможности грунтам сдвинуть фундамент. Потому ленточно-свайные фундаменты — отличный выбор на сильно пучнистых почвах. Затраты при этом гораздо выше, чем при строительстве обычного свайного фундамента, но намного ниже, чем при строительстве ленты ниже глубины промерзания.