Глубина промерзания грунта (df) — это нормативная величина, которая показывает уровень промерзания почвенного горизонта в зимний период и определяется на основании многолетних наблюдений в каждом регионе России. Нижняя граница этой зоны, называется точкой промерзания грунта.
Величина ГПГ является одним из самых важных параметров при определении глубины заложения фундамента, а значит нахождение этого коэффициента обязательно при любом строительстве. Знание глубины промерзания, позволяет обезопасить основание, так как в зимний период происходит перераспределение напряжения в грунтах, подземные воды переходят из жидкого состояния в лед, увеличивается их объем до 10-15% и начинаются процессы пучения.
Если подошву фундамента недостаточно заглубить, то на стенки будет воздействовать колоссальное вертикальное давление, которое непременно приведет к деформациям и нарушению целостности основания. Если же подошва фундамента будет располагаться ниже уровня ГПГ, то силы морозного пучения будет действовать на боковые стенки по касательной, то есть фундамент зимой будет выталкиваться наружу, а летом обратно погружаться внутрь.
Расчет глубины промерзания грунта
До недавнего времени расчет глубины промерзания грунта осуществлялся вручную с помощью СНиП и других нормативных документов – это не совсем удобно, так как приходится пролистывать больше количество страниц, чтобы найти нужны регион/город. Мы предлагаем воспользоваться нашим онлайн-калькулятором, который позволяет определить нормативную и расчетную глубину промерзания грунта в ОДИН КЛИК – вам требуется выбрать населенный пункт и нажать кнопку «Рассчитать». База данных нашей программы основывается на информации из СНиП 23-01-99 (СП 131.13330.2012 «Строительная климатология»).
В нашем инструменте есть информация по всем регионам и городам России, среди которых: Московская область, Ленинградская область, Нижегородская, Свердловская, Ростовская, Самарская, Челябинская, Калининградская области, Пермский, Хабаровский, Приморский края, Башкортостан, Татарстан, Крым.
Влияние морозного пучения грунта
Под термином «морозное пучение» понимается уровень деформации грунта во время оттаивания или замерзания. Он зависит от того, какое количество жидкости содержится в слоях почвы. Чем больше этот показатель, тем сильнее промерзнет почва, поскольку по физическим законам при замерзании молекулы воды увеличиваются в объеме.
Сила морозного пучения
Еще одним фактором, влияющим на пучение при морозах, являются климатические условия региона. Чем больше месяцев с минусовой температурой, тем значительнее промерзает земля.
Больше всего подвержены морозному пучению пылеватые и глинистые грунты, они могут увеличиться в размере на 10% от своего изначального объема. Меньше подвержены пучению пески, совсем отсутствует это свойство у каменистых и скалистых.
Глубина грунтового промерзания, указанная в СНиП, рассчитывалась с учетом наихудших климатических условий, при которых снег не выпадает. Фактический уровень, на который промерзает земля, меньше, так как сугробы и лед играют роль теплоизоляторов.
Земля под фундаментом зданий промерзает меньше, так как в зимний период ее дополнительно согревает отопление.
Воздействие пучения грунта на плитный фундамент
Чтобы сберечь почву от замерзания, можно дополнительно утеплить территорию на расстоянии 1,5–2,5 метров по периметру основания дома. Так можно устроить мелкозаглубленный ленточный фундамент, являющийся, к тому же, более экономичным.
Глубина промерзания грунта по регионам России (карта + таблица)
| Город | Глубина промерзания грунта, см |
| Архангельск | 175 |
| Владивосток | 180 |
| Вологда | 170 |
| Екатеринбург | 190 |
| Иркутск | 190 |
| Казань | 175 |
| Калининград | 80 |
| Красноярск | 200 |
| Курск | 130 |
| Москва | 130 |
| Нижний Новгород | 155 |
| Новосибирск | 220 |
| Омск | 220 |
| Орел | 130 |
| Пермь | 190 |
| Псков | 120 |
| Ростов-на-Дону | 90 |
| Рязань | 130 |
| Самара | 165 |
| Санкт-Петербург | 120 |
| Саратов | 145 |
| Симферополь | 70 |
| Сургут | 270 |
| Тюмень | 210 |
| Хабаровск | 190 |
| Челябинск | 215 |
| Якутск | 240 |
| Ярославль | 170 |
5.4. ГЛУБИНА ЗАЛОЖЕНИЯ ФУНДАМЕНТОВ (ч. 2)
Значения dfn
> 2,5 м наблюдаются преимущественно в районах Восточной и Западной Сибири. Формулу (5.25) и карту не рекомендуется применять для горных районов, где фактическая глубина промерзания больше вследствие особенностей состава и свойств грунтов, рельефа местности и климата. В этих условиях нормативная глубина промерзания должна определяться теплотехническим расчетом []:
,
(5.26)
где λf
— теплопроводность мерзлого грунта, Вт/(м×°С);
Tout,n
— абсолютное значение средней температуры воздуха за период отрицательных температур, °С:
Тout,n
= ∑
|Tf|
/
n
(здесь
n
— число месяцев с отрицательной среднемесячной температурой);
Тb,f
— температура начала замерзании грунта, °С:
tn,p
— продолжительность периода с отрицательными температурами воздуха, соответствующая
n
-1 месяцам, с;
L
0 — удельная теплота фазового превращения вода — лед, принимаемая равной 3,35×108 Дж/т; ω
tot
— суммарная природная влажность грунта, доли единицы; ωω — относительное (по массе) содержание незамерзшей воды, доли единицы, при температуре, равной 0,5(
Tout,n + Tb,f
);
ρdf
— плотность мерзлого грунта в сухом состоянии, т/м3;
Сf
— объемная теплоемкость мерзлого грунта, Дж/(м×°С).
Рис. 5.16. Схематическая карта нормативных глубин промерзания суглинков в Приморском и Хабаровском краях, а также в Амурской обл.
1 — южная граница вечномерзлых грунтов или граница островной мерзлоты; 2 — пункты с вечной мерзлотой
Пример 5.4.
Определить нормативную глубину промерзания грунта в г. Ачинске Красноярского края. Площадка сложена суглинком со следующими характеристиками: показатель текучести
IL
= 0,64, плотность ρ = 1,8 т/м3, плотность мерзлого грунта в сухом состоянии ρ
df
= 1,4 т/м3, суммарная влажность ω
tot
= 0,25, влажность на границе раскатывания ω
p
= 0,16, относительное содержание незамерзшей воды ωω = 0,08, влажность на границе текучести ω
L
= 0,30, число пластичности
Ip
= 0,14. Другие входящие в формулу (5.26) величины:
Тout,n
= 13,2 °С;
Тb,f
= 0,2 °С;
tn,p
= 6 × 30 × 24 × 3600 = 15,55 × 106 c; λ
f
= 1,513 Вт/(м × °С);
Cf
= 2,053 × 106 Дж/(м3 × °С); ∑
|Tf|
= 69,1 °C.
Решение.
Нормативная глубина промерзания грунта составляет:
по формуле (5.25)
м;
по формуле (5.26)
м,
что существенно отличается от результата, полученного по формуле (5.25). В данном случае при назначении глубины заложения фундаментов следует принимать dfn
= 2,6 м.
Расчетная глубина сезонного промерзания грунта определяется по формуле
df = khdfn
,
(5.27)
где kh
— коэффициент, учитывающий влияние теплового режима сооружения и принимаемый: для наружных фундаментов отапливаемых зданий — по табл. 5.9; для наружных и внутренних фундаментов неотапливаемых зданий
kh
= 1,1, кроме районов с отрицательной среднегодовой температурой.
ТАБЛИЦА 5.9. ЗНАЧЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА kh
| Особенности сооружения | kh при расчетной среднесуточной температуре воздуха в примыкающем к наружным фундаментам помещении, °С | ||||
| 0 | 15 | 10 | 15 | 20 и более | |
| Без подвала с полами, устраиваемыми: на грунте на лагах по грунту по утепленному цокольному перекрытию | 0,9 1,0 1,0 | 0,8 0,9 1,0 | 0,7 0,8 0,9 | 0,6 0,7 0,8 | 0,5 0,6 0,7 |
| С подвалом или с техническим подпольем | 0,8 | 0,7 | 0,6 | 0,5 | 0,4 |
Примечания: 1. Значения коэффициента kh
относятся к фундаментам, вылет подошвы которых от внешней грани стены составляет менее 0,5 м; при длине консоли 1,5 м и более значения коэффициента
kh
повышаются на 0,1, но не более чем до 1; при промежуточных значениях длины консоли коэффициент
kh
определяется интерполяцией.
2. К помещениям, примыкающим к наружным фундаментам, относятся подвалы и технические подполья, а при их отсутствии — помещения 1-го этажа.
3. При промежуточных значениях температуры воздуха коэффициент kh
принимается с округлением до ближайшего меньшего значения, указанного в таблице.
В районах с отрицательной среднегодовой температурой расчетная глубина промерзания грунта для неотапливаемых сооружений должна определяться теплотехническим расчетом в соответствии с требованиями СНиП []. Аналогичным образом значение df
определяется в случае применения постоянной тепловой защиты основания, а также если тепловой режим проектируемого сооружения может заметно влиять на температуру грунтов (холодильники, теплицы, котельные, горячие цехи и т.п.).
Увеличение глубины промерзания грунтов под фундаментами неотапливаемых сооружений связано с худшими условиями оттаивания грунтов в летний период под этими сооружениями, чем на открытой местности.
Глубина заложения фундаментов отапливаемых сооружений по условиям исключения морозного пучения грунтов основания должна назначаться:
- – для наружных стен и колонн — по условиям, изложенным в табл. 5.10; глубину заложения наружных фундаментов допускается назначать независимо от расчетной глубины промерзания грунтов, если фундаменты опираются на мелкие пески и специальными исследованиями по данной площадке установлено, что они не имеют пучинистых свойств, а также в случаях, когда исследованиями и расчетом установлено, что деформации грунтов основания при их промерзании и оттаивании не нарушают эксплуатационной пригодности сооружения;
- – для внутренних стен и колонн — независимо от расчетной глубины промерзания грунтов.
Для наружных и внутренних фундаментов отапливаемых сооружений с холодными подвалами и техническими подпольями (имеющими отрицательную температуру в зимний период) глубину заложения следует принимать по табл. 5.10, считая от пола подвала или технического подполья.
Глубина заложения наружных и внутренних фундаментов неотапливаемых сооружений должна назначаться по табл. 5.10, глубина исчисляется при отсутствии подвала или технического подполья от уровня планировки, а при их наличии — от пола подвала или технического подполья.
ТАБЛИЦА 5.10. ГЛУБИНА ЗАЛОЖЕНИЯ ФУНДАМЕНТОВ ПО УСЛОВИЯМ МОРОЗНОГО ПУЧЕНИЯ ГРУНТОВ ОСНОВАНИЯ
| Грунты, находящиеся под подошвой фундамента | Глубина заложения фундаментов при глубине расположения уровня подземных вод, м | |
| dw ≤ df + 2 | dw > df + 2 | |
| Скальные, крупнообломочные с песчаным заполнителем, пески гравелистые, крупные и средней крупности | Не зависит от df | Не зависит от df |
| Пески мелкие и пылеватые | Не менее df | То же |
| Супеси с показателем текучести: IL <� 0 IL ≥ 0 | То же – || – | – || – Не менее df |
| Суглинки глины, крупнообломочные грунты с пылеватоглинистым заполнителем с показателем текучести грунта или заполнителя: IL ≥ 0,25 IL <� 0,25 | – || – – || – | То же Не менее 0,5 df |
Примечания: 1. Глубину заложения фундаментов допускается принимать независимо от расчетной глубины промерзания df
, если соответствующие грунты, указанные в настоящей таблице, залегают до глубины не менее нормативной глубины промерзания
df
.
2. Положение уровня подземных вод и верховодки должно приниматься с учетом возможных их изменений в процессе строительства и эксплуатации сооружения.
В проекте оснований и фундаментов должны предусматриваться мероприятия, не допускающие увлажнения грунтов основания, а также промораживания их в период строительства.
Глубину заложения фундаментов по условиям морозного пучения можно уменьшить за счет применения: постоянной теплозащиты грунта по периметру сооружения; водозащитных мероприятий, уменьшающих степень пучинистости грунта; полной или частичной замены пучинистого грунта на непучинистый под подошвой фундаментов; обмазки боковой поверхности фундаментов, уменьшающей смерзание с ней грунта; засоления грунтов и т.п. Целесообразность применения тех или иных мероприятий должна быть технико-экономически обоснована. Кроме того, глубина заложения фундаментов может быть уменьшена и за счет применения конструктивных мероприятий, обеспечивающих прочность и нормальные условия эксплуатации сооружения при неравномерных деформациях оснований вследствие замерзания и оттаивания пучинистых грунтов.
Для защиты грунтов основания от увлажнения застраиваемая площадка под каждое сооружение до возведения фундаментов должна быть ограждена нагорными канавами и тщательно спланирована с устройством поверхностных водостоков (канав и лотков), а при необходимости и дренажей.
Способ защиты грунтов основания от промерзания принимается в зависимости от вида и состояния грунтов, положения уровня подземных вод, конструктивных особенностей подземной части сооружения и от местных условий строительства (климатических, производственных и пр.).
Вид грунта, используемого для обратной засыпки пазух котлованов, метод и степень его уплотнения должны назначаться из условия, чтобы в процессе строительства и эксплуатации касательные силы морозного пучения не превышали силы, удерживающие фундамент от выпучивания []. В необходимых случаях должны предусматриваться мероприятия, уменьшающие касательные силы пучения (обмазка фундаментов специальными составами, засоление грунтов обратной засыпки веществами, не вызывающими коррозии бетона и арматуры, и пр.).
Руководство по проектированию оснований и фундаментов на пучинистых грунтах
Руководство по проектированию оснований зданий и сооружений
СНиП 2.02.01-83 Основания зданий и сооружений
СНиП 2.02.04-88 Основания и фундаменты на вечномерзлых грунтах
Глубина промерзания грунта в Московской области
| Город | Глубина промерзания грунта, см |
| Москва | 130 |
| Балашиха | 125 |
| Подольск | 130 |
| Коломна | 115 |
| Серпухов | 120 |
| Орехово-Зуево | 125 |
| Сергиев Посад | 130 |
| Зеленоград | 130 |
| Солнечногорск | 125 |
Записки проектировщика
Рассмотрим методику расчёта сезонной глубины промерзания грунта.
1.Исходные данные
Расчет выполнен в соответствии:
СП 22.13330.2011 Основания зданий и сооружений
СП 131.13330.2012 Строительная климатология
Коэффициент влияния теплового режима kh: 1.1
Для населенного пункта Москва согласно СП 131.13330.2012 Таблице 5 месяца с отрицательной среднемесячной температурой представлены ниже:
Январь t1=-7.8°C
Февраль t2=-7.1°C
Март t3=-1.3°C
Ноябрь t11=-1.1°C
Декабрь t12=-5.6°C
2.Расчёт
Определим значение Mt-безразмерного коэффициента, численного равного сумме абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур согласно п.5.5.3 СП 22.13330.2011.
Mt=(7.8+7.1+1.3+1.1+5.6)=22.9
Вид грунтов: Супеси,пески мелкие и пылеватые
Тогда значение нормативной глубины сезонного промерзание грунтов определим по формуле (5.3 СП 22.13330.2011) dfn=d0(Mt)0.5
где d0-величина принимаемая для вида грунта -супеси,пески мелкие и пылеватые равной 0.28м в соответствии с указаниями п.5.5.3 СП 22.13330.2011.
Тогда
dfn=0.28(22.9)0.5=1.34м
Расчетную глубину промерзания грунта определим по формуле (5.4 СП 22.13330.2011)
df=dfnkh=1.34·1.1=1.47м
Вид грунтов: Суглинки и глины
Тогда значение нормативной глубины сезонного промерзание грунтов определим по формуле (5.3 СП 22.13330.2011) dfn=d0(Mt)0.5
где d0-величина принимаемая для вида грунта -суглинки и глины равной 0.23м в соответствии с указаниями п.5.5.3 СП 22.13330.2011.
Тогда
dfn=0.23(22.9)0.5=1.1м
Расчетную глубину промерзания грунта определим по формуле (5.4 СП 22.13330.2011)
df=dfnkh=1.1·1.1=1.21м
Вид грунтов: Пески гравелистые,крупные и средней крупности
Тогда значение нормативной глубины сезонного промерзание грунтов определим по формуле (5.3 СП 22.13330.2011) dfn=d0(Mt)0.5
где d0-величина принимаемая для вида грунта -пески гравелистые,крупные и средней крупности равной 0.3м в соответствии с указаниями п.5.5.3 СП 22.13330.2011.
Тогда
dfn=0.3(22.9)0.5=1.44м
Расчетную глубину промерзания грунта определим по формуле (5.4 СП 22.13330.2011)
df=dfnkh=1.44·1.1=1.58м
Вид грунтов: Крупнообломочные грунты
Тогда значение нормативной глубины сезонного промерзание грунтов определим по формуле (5.3 СП 22.13330.2011) dfn=d0(Mt)0.5
где d0-величина принимаемая для вида грунта -крупнообломочные грунты равной 0.34м в соответствии с указаниями п.5.5.3 СП 22.13330.2011.
Тогда
dfn=0.34(22.9)0.5=1.63м
Расчетную глубину промерзания грунта определим по формуле (5.4 СП 22.13330.2011)
df=dfnkh=1.63·1.1=1.79м
Таблицу глубин промерзания разных типов грунта по регионам и населённым пунктам России можно посмотреть здесь.
Глубина промерзания грунта в Ленинградской области
| Город | Глубина промерзания грунта, см |
| Санкт-Петербург | 120 |
| Гатчина | 120 |
| Выборг | 125 |
| Сосновый бор | 120 |
| Кингисепп | 120 |
| Луга | 115 |
| Волхов | 120 |
| Тихвин | 120 |
| Свирица | 125 |
Влияние толщины снежного покрова
Согласно СНиП, значение глубины промерзания также зависит от толщины снежного слоя, который лежит зимой на данном грунте. График такой зависимости хорошо иллюстрирован на нижеприведенном графике.
График зависимости промерзания грунта от толщины снежного покрова
Это обстоятельство идет логически вразрез с общепринятой процедурой очистки участка вокруг дома от снежных сугробов. Люди, стремясь навести порядок, сами того не осознавая, создают на своем участке зону неравномерного промерзания почвы. Это может повредить фундамент, земля под которым может сильно промерзнуть и начать деформировать основание.
При дополнительном утеплении ленточного мелкозаглубленного фундамента ему не страшны морозные деформации
Для того, чтобы создать дополнительное утепление фундамента, как совет, поможет высадка невысокого кустарника вокруг дома по периметру, который сможет собирать на себя снежный вал и будет защищать ваш фундамент от холода.
3.7 / 5 ( 4 голоса )
С какой скоростью происходит промерзание?
Значения отрицательных температур воздуха — пожалуй, главный фактор, определяющий то, с какой скоростью в тех или иных условиях будет промерзать грунт. Было проведено множество экспериментов, которые подтвердили, что величина вспучивания больше, если скорость промерзания меньше. Наблюдается зависимость этих показателей и в обратную сторону.
Коэффициент фильтрации глинистого грунта тоже может оказать влияние на то, какой оказывается величина вспучивания грунта. Так определяется, сколько влаги проникает на границу промерзания.
Когда скорость промерзания довольно маленькая, формируется ледяная текстура. И процесс этот сопровождается тем, что увеличивается количество ледяных включений. Это связано с тем, что вода поднимается наверх из нижних слоёв. Когда подобные разновидности грунта оттаивают, их физические свойства ухудшаются. В некоторых случаях, если до промерзания у грунта имелось пластичное или твёрдое состояние, то после оттаивания и промерзания состояние может стать текущим.
При промерзании грунта на глубину до 1?1,2 метра складываются наибольшие значения в количестве льда. Во всяком случае, если сам грунт природного сложения. Это происходит там, где колебания отрицательной температуры самые большие. Обычно это происходит, когда меняется погода, наступает оттепель и так далее.
Избавление от капиллярной воды и от трещин в подвале
Итак, как убрать сырость в подвале в результате обнаружения трещин:
- Для этого следует внимательным образом проверить все поверхности на факт наличия малых и больших трещин. Может быть, предстоит частичный либо полный демонтаж теплоизоляционного покрытия потолка и стен, а также снятие напольного покрытия.
- Необходимо тщательным образом заделать место нарушения целостности после его обнаружения.
- Далее нужно произвести гидроизоляционные работы. Данные работы подразделяются на наружные и внутренние.
Наружная гидроизоляция
- Откосов на крыше, над крыльцом и на окнах;
- Водосточных труб «направленного действия», то бишь тех, которые сливают воду прямиком в воронку подземной ливневки либо хотя бы в надземный желоб;
- Дренажной системы, находящейся вокруг стен здания;
- Отмостков.
Для этого необходимо:
- Снять старую отмостку;
- Выкопать за пределы наружных стен подвала ямку, ширина которой будет немногим больше полуметра. Делается это для того, чтобы существовала возможность слезть в эту яму и вести работы;
- Тщательным образом высушить наружную стену здания (принудительным либо естественным способом);
- Специальными противогрибковыми составами промазать стену (в строительных магазинах существует огромный выбор таких составов);
- Битумной мастикой обмазать стену (также можно бетоном с присадками, которые уменьшают впитывание влаги либо на основе жидкого стекла, или же обыкновенной глиной);
- Последний, шестой этап необязателен. В него можно сделать из листа рубероида подземную отмостку. Специально для этого нужно закрепить на 0,5 метра выше уровня грунта на стене здания лист рубероида и отвести его за край внешней стены.
- Далее нужно засыпать яму.
- Отмостку надо обустроить (существует возможность применять для этого любой из видов мягкой кровли).
Внимание: В том случае, если человеку не по силам серьезные земляные работы, существует возможность на первое время обойтись лишь последним пунктом. И лист мягкой кровли при этом должен будет частичным образом заходить на стену здания (примерно на пятьдесят-семьдесят сантиметров).
Внутренняя гидроизоляция подвала
Дабы избавиться от сырости в подвале, нужно:
- Для начала следует хорошенько просушить все помещение;
- Избавиться от тех покрытий, которые осыпаются;
- Осуществить расчистку всех щелей;
- Заделать каждую щель цементным раствором;
- Противогрибковым препаратом пропитать стены помещения;
- Гидроизоляционным раствором все промазать (самый простой – битумная мастика);
- Необходимо будет тщательным образом заделать напорные течи и все их былые места. К примеру, алебастром.
Внимание: Чтобы усилить эффект, существует возможность полностью отштукатурить стены этого помещения либо лишь частичным образом, на 0,5-1 метр от пола
Дабы исправить такую ситуацию, нужно снять декоративное напольное покрытие, заделав в бетоне все щели, ежели они присутствуют. Потом дождаться того момента, как все просохнет, и засыпать керамзитом либо песком – должен быть примерно пятисантиметровый слой. Далее нужно осуществить укладку рубероида либо иного водонепроницаемого материала высокой прочности. После того, как был проведена обработка битумной мастикой, существует возможность сделать новую стяжку либо уложить лаги, и по ним осуществить укладку дощатого пола.
Виды «противопучинистых» фундаментов и мероприятий.
Степень проявления морозного пучения необходимо учитывать при выборе типа фундамента. «Противопучинистыми» вариантами являются фундаменты по технологии ТИСЭ, винтовые сваи, заглубленные ленты с монолитной широкой подушкой (именно с подушкой, т.к. без неё лёгкие дома на ленте так же подвержены вспучиванию), монолитная плита расположенная ниже границы промерзания грунта.
Разумеется, уширения свай ТИСЭ, лопасти винтовых свай и монолитную полушку заглубленной ленты необходимо расположить ниже границы промерзания для придания им функции «якоря». К противопучинистым типам фундаментов не относятся столбчатые фундаменты без уширения, мелкозаглубленные ленты, плавающие плиты, а так же прямые заглубленные ленточные фундаменты без широкой монолитной подушки (на практике наша компания знает много случаев, когда стенки заглубленной ленты вспучившимся грунтом обжимаются настолько сильно, что грунт вслед за собой тащит вверх фундамент вместе с домом).
