Глубина заложения ленточного фундамента

Конструкция основания жилища выбирается одновременно с глубиной залегания перебором вариантов, начиная от самого дешевого. По умолчанию ленточный фундамент присутствует в проектах с подвальными этажами. Глубина заложения должна, прежде всего, удовлетворять эксплуатационным условиям (потолки 2,2 м минимум).

Пошаговый выбор глубины залегания

В зависимости от заглубления ленты фундаменты делятся на заглубленные (ЗЛФ), малозаглубленные (МЗЛФ), незаглубленные (НЗЛФ или монолитный пояс). Рассматривать фундамент ленточный при проектировании дома следует, как единую систему с верхними конструкциями, нижним основанием. Идеальным вариантом является скальный грунт:

• глубина заложения отсутствует полностью, подвал невозможен, применяются монолитные пояса или НЗЛФ
• нет грунтовых вод, несущая способность максимальная

Немногим уступают вышеуказанным характеристикам гравелистые почвы. На них обычно стоят НЗЛФ, МЗЛФ. Для всех остальных грунтов необходим расчет несущей способности, потери устойчивости (предельным деформациям). Влияют на глубину залегания следующие факторы:

• плотность застройки
• уровень УГВ
• этажность (подземная + наземная часть)
• рельеф пятна застройки
• отметка промерзания
• геология участка
• назначение фундамента
• величина сборной нагрузки здания

Рассмотреть при проектировании необходимо каждый фактор, чтобы обеспечить два вышеуказанных условия (потеря устойчивости + несущая способность).

Уровень грунтовых вод

Заглубленный ленточный фундамент при высоком УГВ – скорее редкость. Бетонные конструкции требуют усиленной гидрозащиты от напорного давления. Жидкость приходится регулярно откачивать из котлована, чтобы получить доступ для производства опалубочных, бетонных работ.

Поэтому подошва ленты должна отстоять от грунтовых вод на 1 м минимум. Более уместны варианты МЗЛФ, НЗЛФ. Насыщенные влагой глинистые почвы обладают мощными силами пучения, требуется полный комплекс защиты:

• дренаж – отвод воды в подземную емкость перфорированными гофротрубами, уложенными вокруг здания
• замена грунта нерудным материалом – подстилающий слой 40 – 80 см
• утепление – теплоизоляция отмостки, боковых граней фундамента пенополистиролом
• засыпка пазух песком – снижаются касательные силы, старающиеся вытолкнуть бетонную конструкцию наружу
• гидроизоляция – покрытие бетонных поверхностей пленками, рулонными материалами, пропитка праймирующими смесями снижает насыщение конструкционного материала влагой

Исключив любую технологию, застройщик получает -15% эксплуатационного ресурса фундамента. При высоком УГВ фундаментную подушку изготавливают из щебня, что так же повышает смету строительства в сравнении с песком.

Глубина промерзания

Согласно нормативам СП 21.13330 допускается любая глубина заложения после предотвращения вспучивания вышеуказанными способами. Отапливаемые коттеджи не допускают промерзание почв под подошвой фундамента. Боковое промерзание предотвращают утеплением отмостки (глубина 0,3 – 0,4 м, ширина ленты 0,6 – 1,2 м). Экономический эффект очевиден:

• 2 куба экструдированного пенополистирола максимум
• вместо 10 кубов бетона, 300 кг арматуры, 3 кубов обрезной доски (опалубка), отрывки траншей глубиной 2,5 – 3 м вместо с удаления пахотного слоя 40 – 80 см

Кроме того, щебеночная подсыпка при подъеме грунтовых вод обеспечивает равномерные выталкивающие усилия без перекосов. В крайнем случае, здание аккуратно поднимется зимой, опустится на место при оттаивании. Водяные линзы в глинах вспучиваются неравномерно, возникают изгибающие, крутящие моменты, стремящиеся разорвать ж/б конструкцию.

Таким образом, крайне опасно для коттеджа совокупность намокания глинистых почв, возможность промерзания. Исключив любую составляющую этого условия, можно гарантированно получить отсутствие вспучивания при любом морозе.

Характеристики грунта

Стандартные характеристики расчетных сопротивлений грунтов (таблицы СП 22.13330) приведены для 1,5 – 2 м проектных глубин эксплуатации. Для МЗЛФ значения уменьшаются практически наполовину. Например, глина вместо R=4 будет иметь R=2,33 кг/см². Реальными эксплуатационными просадками являются значения 1 – 2 см по завершении строительства жилища. Это допустимо для относительной неравномерности осадки (0,002 единиц) даже для двухэтажных кирпичных коттеджей.

Не стоит полагаться на небольшие размеры, которые имеет фундамент ленточный относительно участка. В 90% случаев грунты под ним крайне неоднородные. Опасность представляют, как плывуны, так и выход скалы под пятном застройки. В первом случае дом просядет именно на этом участке, во втором – фундамент повиснет на скале, накренившись в противоположную сторону.

Зависит глубина заложения от состава почв, поэтому даже визуальный осмотр позволит обеспечить прочностной запас. Определить грунт можно следующим образом:

• скала – сомнений обычно не вызывает
• гравелистая почва – песок смешан со щебнем (фракция 0,5 – 5 мм)
• песок – крупный, средний, пылеватый (опасен резкой потерей несущей способности при намокании)
• глина – скатывается жгутом тонкого диаметра, сохраняет форму при сдавливании
• суглинок – тонкий жгут получить невозможно, шарик покрывается трещинами при сдавливании
• супесь – остается в руках, скатать почти невозможно

Пористая глина набухает уже при намокании, втрое увеличивает размер при замерзании. Причем, вспучивание неравномерно по участку, рвет, корежит бетонные конструкции без теплоизоляционной, дренажной защиты.

Назначение фундамента

Ленточный фундамент служит, как для распределения/передачи нагрузок в нижние пласты почвы, так и ограждающей конструкцией цокольного этажа. Если глубина заложения больше 1 м, внутреннее пространство эксплуатируется, обратной засыпки изнутри нет. Боковые силы пучения оказывают серьезное давление на стены подвала, лента проектируется шире, чем в домах без цокольного этажа.

Здания часто имеют не одинаковую этажность отдельных помещений. Например, одноэтажная веранда, гараж примыкает к основному зданию, может иметь собственную кровлю. Разные нагрузки на фундамент не допускают жесткой связи между ними. Лента гаража может заглубляться меньше, однако следует отделить ее от ленты коттеджа подпорной стеной. Иначе возможен крен конструкций относительно друг дуга, раскрытие трещин железобетона, кладки.

Рельеф пятна застройки

Основной проблемой любого здания на склоне является возможность оползня, потери устойчивости. Несмотря на то, что фундамент ленточный воспринимает вертикальные нагрузки от здания, передает их в этой же плоскости, касательные усилия затрагивают зону под подошвой ленты, равную ее ширине. Наружная грань подбетонки должна располагаться от уклона минимум на расстоянии, равном ширине МЗЛФ.

В верхней части склона, нависающего над фундаментом, возникают горизонтальные сдвигающие усилия от вспучивания. Они пытаются столкнуть здание с выровненной для него площадки. Поэтому глубина заложения ЗЛФ должна обеспечить работу ленты в качестве подпорной стенки террасы.

Если планируется эксплуатация МЗЛФ, следует построить дополнительное удерживающее сооружение, заглубленное в почву частично, полностью:

• пломба – заделывает пустоту (выветривание, обвал) в склоне
• упорный пояс – ширина больше высоты конструкции (например, матрасы Рено габионного типа)
• контрфорс – врезанная до несущего пласта вертикальная плита
• стена подпорная – сдерживает массу карниза

Простейшими вариантами подпорных террасирующих стен являются сеточные габионы, заполненные крупным щебнем (от 15 см). При перепаде высот 1 – 2 м могут применяться георешетки.

Несущая способность

Чтобы рассчитать фундамент по несущей способности, необходимо иметь хотя бы минимальное представление о взаимосвязи основания, бетонной конструкции, опирающейся на него:

• график показывает зависимость деформации почвы (просадка δ) от сборной нагрузки жилища (F)
• отрезок ОА – упругая деформация, гарантированно присутствующая у плитных фундаментов
• линия АБ – уплотнение (возможен сдвиг)
• участок кривой БВ – сдвиги при боковых уплотнениях (столбчатый фундамент)
• отрезок ВГ – выпор грунтов из-под ж/б конструкции
• линия ГД – интенсивное боковое уплотнение (подходит для свайных фундаментов)

Таким образом, глубина заложения МЗЛФ, НЗЛФ не должна позволять развития фаз Г, Д с необратимыми последствиями. Поэтому любой фундамент рассчитывается на несущую способность по расчетному сопротивлению грунта, взятому из таблиц СП 22.13330. вычисления поэтапные:

• сборная нагрузка равна весу всех силовых конструкций (кровля, фундамент, перекрытия, стены), умноженному на 2 (эксплуатационные, снеговые, ветровые нагрузки примерно равны этой массе)
• цифру необходимо умножить на 1,2 (коэффициент надежности), разделить на R (расчетное сопротивление суглинка, глины, супеси из таблицы), длину ленты МЗЛФ

Получившийся результат корректируется с учетом стенового материала. Например, достаточной для несущей способности ленты ширины 40 см может не хватить для кирпичной кладки 64 см. зато, дом гарантированно не даст просадки, повышение сметы строительства – суровая неизбежность для этого конкретного примера.

Плотность застройки

Основная проблема строительства ленточного фундамента глубокого заложения внутри плотной застройки – котлован, в сторону которого всегда существует вероятность крена эксплуатирующихся зданий. Поэтому предпочтительнее минимальная глубина заложения – варианты МЗЛФ, НЗЛФ.

Фундамент обязательно рассчитывают на устойчивость, несущую способность вышеуказанными методами. При необходимости применяются конструкции, аналогичные подпорным стенкам при строительстве на сложном рельефе.

Этажность коттеджа

Ленточный фундамент традиционно является стенами подвального этажа. Поэтому, если проект имеет подполье, цокольный уровень, глубина заложения автоматически увеличивается (2 – 2,5 м). Стеновые материалы, количество надземных этажей влияют исключительно на ширину ленты (несущая способность должна быть больше).

Для малоэтажного строительства максимально допускается 3 этажа + мансарда. Нижние уровни сюда не входят, допустимы для любых проектов. Глубина заложения МЗЛФ позволяет изготовить техподполье (разводка коммуникаций, хранение овощей), не более того. Если фундамент имеет пол по грунту, часть эксплуатационных нагрузок автоматически воспринимает, передает на подстилающие слои плита.

Таким образом, выбор глубины подошвы ленточного фундамента должен учитывать все указанные факторы. Сочетание минимальных эксплуатационных расходов, высокого ресурса идеально с позиций бюджета строительства.