Глубина промерзания грунта

Глубина промерзания грунта

Глубина промерзания –это глубина, на которую в зимний период промерзает грунт.Нормативная глубина сезонного промерзания,d fn —это средняя из ежегодных наибольших глубин сезонного промерзания за срок не менее 10 лет на открытой, оголенной от снега горизонтальной площадке при уровне грунтовых вод ниже глубины сезонного промерзания грунтов.

Глубина заложения фундамента зависит от вида грунта, глубины его промерзания, уровня грунтовых вод.

Главная причина неустойчивости, деформации или разрушения фундамента -это действие сил морозного пучения некоторых грунтов в период зимнего промерзания. Присутствующая в грунте влага увеличивается в объеме, в результате чего происходит поднятие грунта. И чем больше влаги присутствует в грунте, тем сильнее он увеличивается в объеме при замерзании.Подъемная сила пучения достигает 6 тонн на погонный метр, а пригруз от двухэтажного здания - 4 тонн. При недостаточном заглублении фундаментов и неравномерном в реальности распределении сил пучения на фасаде кирпичного здания возникают определенным образом направленные трещины.Во избежание пучения - подъема грунтов под подошвой фундаментов в результате перехода грунтовой воды в лед, их закладывают чуть ниже уровня промерзания. Именно поэтому, перед началом строительства на пучинистых грунтах, необходимо выяснить расчетную глубину промерзания, принятую для данного региона.

Минимальная глубина заложения фундаментов под наружные конструкции сооружений, возводимых на всех грунтах, кроме скальных, должна быть не менее 0,5 м от поверхности планировки участка.

На фундамент действует две силы морозного пучения: вертикальные и касательные.

При вертикальных силах грунт поднимает фундамент снизу, упираясь в его подошву.

При касательных силах грунт примерзает к боковым стенкам фундамента, поднимая их за счет сил бокового трения, образовавшихся при смерзании.

Для нейтрализации действия этих сил рекомендуется:

- изготавливать фундамент только из армированного бетона; 
- основание фундамента делают уширенным, в виде опорной площадки; 
- вертикальные стенки делают сужающимися к верхней части фундамента; 
- боковые поверхности фундамента покрывают скользящим слоем (полиэтилен, отработанное машинное масло, песчаные засыпки и т.д.).

Уровень подземных, грунтовых вод оказывает существенное влияние на поведение многих грунтов.Когда глубина промерзания достигнет уровня подземных грунтовых вод, начнется их превращение в лед, а вместе с этим и вспучивание, вздутие грунта.Более хорошими условиями является глубина промерзания меньше глубины грунтовых вод. И, наоборот, тяжелыми условиями считаются условия, когда глубина промерзания больше глубины грунтовых вод.

Можно выбрать один из способов выхода из такой ситуации:

-учесть этот фактор при выборе надежного варианта фундамента, не считаясь с увеличением сметы на строительство;
-провести работы, если это возможно, для гарантированного понижения уровня грунтовых вод (осушение, прокладка дренажных канав и т.д.).

Особенно деформируются (пучат) под влиянием мороза влажные глинистые грунты. Меньше подвергаются пучению мелкие и пылеватые пески. Не пучат (даже при замерзании в насыщенном водой состоянии) крупнозернистые пески и обломочные грунты.

Глубину заложения уменьшают при:

- при постоянном проживании грунт под домом зимой прогревается и расчетную глубину промерзания можно уменьшить на 15 - 20%;

- для мелких и пылеватых песков и супесей значение глубины промерзания следует увеличить в 1,2 раза.

Глубина сезонного промерзания грунта.

Причиной промерзания грунта является низкая температура, а так же влажность. Когда вода переходит в состояние льда, она прибавляет в объеме около 10%, при этом грунт начинает подниматься (это зависит от степени промерзания и минусовой температуры). То есть зимой почва стремится вытолкнуть фундамент из своих недр, весной же, наоборот, под воздействием таяния снега и льда пытается затянуть фундамент в себя. Такие процессы происходят ежегодно. Действуют они на фундамент неравномерно, и это зачастую приводит к его деформации, а иногда даже к полному разрушению.

Существует так называемая сезонная (нормативная) глубина промерзания почвы, которая отличается друг от друга в разных регионах. Например, на преимущественно большой территории почва зимой промерзает весьма значительно. Точкой начала отсчета является средняя величина, которая выведена путем долгих наблюдений в зонах, очищенных от снежного покрова.

Глубина, на которую промерзает почва, сначала определялась согласно СНиП 2.01.01-82 (его название – "Строительная климатология и геофизика"). К нему шло приложение с картой, где указывались основные нормативные глубины промерзания. На смену ему пришел СНиП 2.02.01-83* (название – "Основания зданий и сооружений"), а также СНиП 23-01-99* –"Строительная климатология". Теперь нормативное промерзание определяется по формулам СНиП 2.02.01-83* п.2.27

Расчет нормативной глубины промерзания почвы
Глубина промерзания рассчитывается по формуле:

dfn=d0*mt

d0 – это коэффициент для разных видов почвы: крупнообломочный грунт - 0,34; песок (мелкий и пылеватый), супесь - 0,28; песок (гравелистый, крупный и средней крупности) - 0,30; глина и суглинок - 0,23.

mt - коэффициент, который равен сумме абсолютных (среднемесячных) значений отрицательных температур за зиму в данном районе. Он определяется по СНиП 23-01-99* таблица 3, а если данные отсутствуют - по результатам наблюдений гидрометеостанции, которая находится в условиях аналогичных с районом где идет строительство.

Пример расчета:

Надо рассчитать нормативную глубину промерзания для города Калуги, почва на участке строительства - суглинок.

d0 для суглинка 0,23

mt = 30,9 (складываем значения температуры с ноября по март включительно).

Итого:

d0=0,23*30,9= 1,28м

Получается, что грунт суглинок в Калуге промерзает на 1,28 метра. Степень промерзания почвы зависит так же от уровня залегания грунтовых вод, а не только от географического положения территории. Необходимо также помнить, что фундамент надо закладывать ниже глубины промерзания почвы.

Виды грунтов под фундамент.

Прежде чем возводить фундамент(свайный, например), надо определить какой грунт на участке будущего строительства. От вида грунта зависит выбор типа фундамента. Прочная, непучинистая и незначительно сжимаемая почва является самой оптимальной для фундамента. Но не каждый вид грунта имеет такие характеристики. Какие то из них являются сильнопучинистыми или слабыми, а другие наоборот плотные.

Виды грунтов

Скальные – самые прочные и надежные. Как правило, представляют сплошной массив. Не подвержены пучению или промерзанию. На них можно возводить фундамент, без каких либо земляных работ, то есть прямо на поверхности. - Крупнообломочные – эти грунты состоят из песка и твердых частиц типа гальки или гравия. Такая почва не сжимаетя и является надежным основанием для фундамента. Заглублять его в такую породу необходимо не более чем на полметра.

Песчаные – состоят из песка различной плотности. Такой грунт хорошо пропускает воду. В результате этого он не подвержен пучению. Но в результате различной плотности песков он может терять прочность и проседать под нагрузкой.

Глинистые – в основной массе состоят из глины. Они задерживают воду и поэтому могут размываться или наоборот сжиматься. Эта почва также подвержена сильному морозному пучению. В результате фундамент на таком грунте должен укладываться обязательно ниже точки промерзания.

Суглинки и супеси – промежуточное звено между глиной и песком. Если содержание глины в почве от 10% до 30% то это суглинки. Если же ее меньше десяти процентов то это супесь.

Торфяные грунты – это смесь песка, глины и различных примесей органики. Очень плохо ведут себя при нагрузке. Очень неравномерно сжимаются. На такой почве фундамент лучше не строить.

Как определить вид грунта

Определить вид грунта можно самостоятельно. С определением скалистого, крупнообломочного или песчаного грунта проблем не возникнет, а остальные типы можно определить путем скатывания в шнур. Глина в шнур скатывается хорошо, так как она пластична. Супесь в шнур скатать очень сложно, почти нельзя, она рассыпается при попытке это сделать. Суглинок скатывается в шарики, если их сдавить они будут трескаться по краям. В результате вышесказанного, можно сделать вывод о том, что определение вида грунта является важнейшим этапом в строительстве здания. Зная, какой тип почвы на участке, можно точно рассчитать нагрузку и точно выбрать подходящий фундамент.

Морозное пучение грунта.

Морозное пучение представляет собой увеличение грунта в объеме при отрицательных температурах. Это свойство объясняется довольно просто: влага, которая присутствует в почве, замерзает, ее объем увеличивается и в результате этого грунт начинает подниматься. Соответственно – чем больше влаги содержится в грунте, тем больший объем она занимает при увеличении.

В пористых грунтах пучение не так заметно. Это объясняется тем, что грунт при расширении заполняет пустоты и заполняет их. А значит, чем больше пустот – тем меньше вероятность пучения. Грунт начинает промерзать не сразу, это происходит постепенно. Процесс начинается сверху и постепенно проникает все ниже и ниже.

При замерзании грунт вытесняет влагу, затем она постепенно уходит в нижележащие слои грунта. В неплотных пористых грунтах влага без проблем уходит сквозь поры и поэтому морозное пучение не такое интенсивное. А вот глинистые грунты задерживают влагу и тем самым вызывают интенсивный подъем почвы.

Силы, которые вызывают морозное пучение грунта, оказывают сильное воздействие на фундамент, поэтому надо обязательно принимать их во внимание при расчетах. Силы пучения делятся на два вида: силы направленные вертикально и по касательной по отношению к фундаменту. Вертикальные силы упираются в подошву фундамента и поднимают его снизу. Именно поэтому серьезную ошибку делают те, кто для удешевления строительства отказывается от заложения фундамента ниже точки, на которую промерзает грунт.

Касательные силы возникают из-за того, что грунт примерзает к стенкам фундамента. Он оказывает воздействие на стенки основания дома, и в результате возникающего бокового трения поднимает их. Силы бокового трения могут достигать 5-7 тонн на метр квадратный. Морозное пучение грунта особенно опасно, когда подъем почвы происходит неравномерно. В результате таких подвижек грунта, всего за несколько зим, а может быть и меньше, фундамент перекосится. В свою очередь это окажет влияние на стены и перекрытия. Перекосившиеся стены и деформированные перекрытия утрачивают свои эксплуатационные характеристики, и здание приходит в аварийное состояние. Наиболее подвержены воздействию морозного пучения бутобетонные и ленточные фундаменты, не усиленные армирующим каркасом.

Обилие влаги также в разы усиливает морозное пучение. Поэтому для застройки нежелательны места, где уровень грунтовых вод располагается выше точки на которую промерзает почва. Стоит отметить, что для кирпичных зданий пучение не столь опасно как для сборных или деревянных строений. Если вес здания может компенсировать силы морозного пучения, то опасность существенно снижается.

Таблица плотности и несущей способности различных грунтов.

Прежде чем начинать строить дом, необходимо знать площадь опоры под него. Площадь опоры фундамента на грунт может быть различной. Практически это зависит от характеристик грунта. При уменьшении несущей способности почвы увеличивается площадь опоры фундамента. Способность различных видов грунта выдерживать нагрузку зависит от влажности, плотности и вида почвы на участке. Она оценивается в кг/см2.

Влажность грунта зависит от того, как расположены грунтовые воды. Если влажность становится больше, то несущая способность почвы становится меньше. Определить влажность можно самостоятельно. Лопатой или буром выкапывается скважина или яма. Если через какой то период времени в ней появляется вода – грунт влажный, а если ее нет, то он сухой.

Ниже приводится таблица плотности и несущей способности разных грунтов.

При разработке проекта дома для примерного расчета фундамента, как правило, несущую способность принимают 2 кг/см2.

В той части нашей земли, где температура атмосферного воздуха достигает 0°С, и ниже, наблюдается свойство промерзания грунта. Чем ниже температура, тем глубже промерзание грунта.

Хочу отметить, что для каждой территории, в соответствии с географическим расположением установлена своя нормативная глубина промерзания грунта, где зимой фиксируется температура 0°С, и -1 °С для почвы имеющих суглинистых и глинистых состав.

Как правило для точки отсчета мы берем среднее значение, за годы многолетних наблюдений и регистрации температурного режима в различных регионах страны, которые очищены от снега.

Глубина промерзания грунта нормативная и реальная

Сразу обращаю ваше внимание на то, что фактический уровень промерзания не совпадает с нормативными показателями, которые указывает СНиП. Это происходит потому, что нормативные данные берутся от условий, когда отсутствует снежный покров, соответственно и влажность.

Снег и лед кроме того, что они являются источниками влаги, они еще прекрасный материал теплоизоляции. Из этого следует вывод, если ваш грунт покрыт снежным ковром, это значительно уменьшает уровень промерзания грунта. Если вы строите жилой дом, который естественно будет отапливаться на протяжении холодного времени года, данный фактор тоже уменьшает уровень промерзания грунта. Если вы строите дачу, в которой не предусмотрено отопление, в таком случае уровень промерзания увеличивается.

ВЫВОД: если вы строите жилой дом то реальный уровень  промерзания будет ниже от нормативного на 20-40%.

С этой проблемой можно справиться благодаря новым строительным технологиям и строительным материалам. Для этого возьмите любой утеплитель шириной, уложите вокруг дома и вам гарантировано промерзание грунта на минимальную  глубину. Используя такой прием вы можете закладывать фундамент на маленькую глубину, т.е выше самой глубины промерзания. Почва не промерзает благодаря утеплению грунта и таким образом не деформирует фундамент и саму конструкцию. Можно также использовать ленточный фундамент — это железобетонное основание возводимого строительного объекта. Служит для равномерного распределения нагрузки на грунт. Характеризуется надежностью и относительной простотой сооружения.

Вот теперь обратите свое внимание, следует ли вам расчищать грунт от снега. Ведь расчищая грунт от снега, вы самостоятельно своими руками создаете неравномерность промерзания грунта. И если ранее вы считали, что спасали свой дом от попадания воды, теперь задумаетесь, стоит ли это делать.

Еще один способ – это посадите растения – кустарники. Кустарник задерживает снег, а снег, я напомню, является теплоизолятором. В такой способ уровень промерзания грунта вы можете уменьшить в 3 раза.

Нормативная глубина сезонного промерзания грунта

В прошлых разделах я рассказывал о том, что влияет на глубину промерзания грунта. При планировке своего строительства вам необходимо достаточно хорошо изучить участок и как следует изучить его структуру, типологию почвы. В этом разделе я хочу обратить ваше внимание еще на один аспект, влияющий на глубину промерзания грунта на вашем участке – это на каком уровне проходят подземные воды.

Если уровень промерзания вашего грунта больше уровня грунтовых вод как я раньше и говорил по законам физики происходит промерзание воды. Вода замерзает и естественным путем превращается в лед, который увеличивается в объеме, а соответственно и приводит к движению грунта, который в свою очередь приводит к деформации фундамента и строения. А весной процесс пойдет в обратном порядке. И так ежегодно. Что приведет к разрушению строения. Поэтому ПОМНИТЕ фундамент следует закладывать на уровень ниже глубины промерзания.

И еще раз напомню, что глубина промерзания грунта зависит от:

уровня грунтовых вод;
типа грунта;
от климатических условий, то есть от среднегодовой температуры вашего региона (ниже температура — больше глубина промерзания грунта и наоборот).

Глубина сезонного промерзания грунта

Сезонная или нормативная глубина промерзания вашего грунта отличается на разных территориях и отличается друг от друга. В зимнее время на большей территории почва промерзает на достаточный уровень. Люди при многолетнем наблюдении вывели среднее значение.

Уровень глубины промерзания почвы вначале был определен СНиП 2.01.01-82 «Строительная климатология и геофизика» с прилагаемой картой, в которой указывался уровень промерзания в сантиметрах. Позже утвердили новый документ СНиП 2.02.01-83 «Основания зданий и сооружений» и вместе с ним СНиП 23-01-99 –"Строительная климатология". Сегодня все пользуются более современным документом СНиП 2.02.01-83* п.2.27, где уровень промерзания определяется согласно формуле dfn=d0*mt.

d0 – коэффициент для разных видов почвы:
крупнообломочный грунт — 0,34;
песок (мелкий и пылеватый);
супесь — 0,28;
песок (гравелистый, крупный и средней крупности) — 0,30;
глина и суглинок — 0,23.
mt - коэффициент, который равен сумме абсолютных (среднемесячных) значений отрицательных температур за зиму в данном районе. Он определяется по СНиП 23-01-99* таблица 3, а если данные отсутствуют — по результатам наблюдений гидрометеостанции, которая находится в условиях аналогичных с районом, где идет строительство.
Пример расчета:

Надо рассчитать нормативную глубину промерзания для города Калуги, почва на участке строительства — суглинок.

d0 для суглинка 0,23

mt = 30,9 (складываем значения температуры с ноября по март включительно).

Итого:

d0=0,23*30,9= 1,28м

Тип грунта – суглинок. Город – Калуга. Уровень промерзания — 1,28 метра.

Помните, уровень промерзания грунта также зависит от уровня залегания грунтовых вод.

В данном случае вам следует фундамент закладывать ниже глубины промерзания почвы.

Расчетная глубина промерзания грунта

Глубину закладки основы (подошвы) вашего фундамента определите по формуле Нp = Нн * k.

Нн — нормативная глубина промерзания, определяемая по карте глубин промерзания грунтов.
k — коэффициент, значение которого зависит от режима эксплуатации здания и расположения фундамента k = 0,5:1,2.
Нp — расчетная глубина закладки основы (подошвы) вашего фундамента.
Рассмотрим пример.

Дом отапливаемый.

Подвал в доме t 20 C

k=0.5 безподвала,  средняя влажность грунта 1.2, высокая влажность — 1.3.

Глубина закладки основы вашего фундамента 1,2 метра, что находится ниже глубины промерзания грунтов.

К проектной документации относитесь очень осторожно. В проектной документации при проектировке домов и сооружений европейскими архитектурными компаниями, фундамент проектируют на малую глубину промерзания грунтов, что не допустимо для сторительства в наших условиях.

Исключения заложения подошвы фундамента

Скальные грунты прочны, не сжимаются, не размываются и не промерзают. В этом случае закладывать фундамент можно прямо на поверхности.
Хрящевые грунты (хрящ, гравий, обломки камня) не сжимаются и не размываются. Фундамент следует закладывать на глубину не менее 0,5 м независимо от глубины промерзания.
Песчаные грунты ( крупный ) легко вынимаются, хорошо пропускают воду, сильно уплотняются под нагрузкой и незначительно промерзают. Фундамент можно закладывать на глубину от 0,6 до 0,7 м

Статьи pp-budpostach.com.ua Статьи по бетонуСтатьи pp-budpostach.com.ua Все о бане

Статьи по пеноблоку,пенобетону,пенобетонным блокам

Статьи Все о заборах

Статьи pp-budpostach.com.ua Все о крышах ( виды, материал, как лутше выбрать)

Статьи Все о Фундаменте

Статьи по газобетону ( газоблоку ), газобетонных блоков, газосиликатнных блоков

Новости, статьи, слухи, факты, разное и по чу-чуть

Статьи по кирпичу ( рядовому, лицевому,облицовочному,клинкерному, шамотному, силикатному,)