Как рассчитать глубину промерзания грунта
Глубина промерзания грунта - 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.
Чтобы грамотно рассчитать фундамент, необходимо руководствоваться положениями, изложенными в СНиПах 2.02.01-83 «Основания зданий и сооружений», 23-01-99 «Строительная климатология» и рядом других технических регламентов. Согласно этим документам, нормативная глубина промерзания грунта СНиП зависит от следующих условий:
- Назначение здания;
- Конструктивные особенности и суммарная нагрузка на основание;
- Глубина, на которой проложены инженерные коммуникации и заложены фундаменты близлежащих строений;
- Существующий и планируемый рельеф зоны застройки;
- Инженерно-геологические условия проекта (физико-механические параметры грунта, характер напластований, число слоев, карманы выветривания, карстовые полости и др.);
- Гидрогеологические условия местности строительства;
- Сезонная глубина грунтового промерзания.
Основные типы грунтов:
- Суглинок — на 60-70% состоит из глиняных пластов с примесями влажного песка. Данный вид покрова обладает малой пластичностью.
- Супесь — рыхлая земля, состоящая, из песчаных частиц с небольшой концентрацией (5-15%) глинистых частиц.
- Торф, насыпные пласты — располагаются в местах бывших руслах рек и водоемов.
- Насыщенная глина — как и предыдущий тип, глину характеризует пластичность, способность аккумулировать влагу и воду. Вода, замерзающая в почве вызывает пучение, оказывая давление на ЖБИ, если они установлены выше уровня промерзания земли.
- Галечные, крупнозернистые грунты, песок — такие породы встречаются часто, особенно по берегам рек.
Расчет глубины промерзания грунта
Согласно СП 22.13330.2016 Основания зданий и сооружений (актуализированная редакция СНиП 2.02.01-83) - глубина промерзания грунта рассчитывается по следующей формуле: h=vМ*k
М - корень квадратный из суммы абсолютных среднемесячных температур (зимой) в определенном регионе. Полученное число умножают на k – коэффициент, который для каждого типа почвы имеет различное значение:
- суглинки и глина – 0,23;
- супеси, мелкие и пылеватые пески – 0,28;
- крупные, средние и гравелистые пески – 0,3;
- крупнообломочный грунт – 0,34.
Рассмотренная формула позволяет выполнить расчет глубины промерзания грунта без учета вышележащей поверхности, то есть вы получите нормативное значение для данного участка местности. Но например, при расчете глубины промерзания грунта для фундамента применяется коэффициент kh (h=vМ*k*kh), который вносит поправку на основании среднесуточной температуры (°С) примыкающего помещения, то есть это будет расчетное значение.
Рассмотрим расчет глубины, на которую промерзает почва, на примере города Нижний Новгород, среднемесячные температуры для которой взяты из СНиП 23-01-99 и выглядят следующим образом: Январь -11,6; Февраль -10,7 Март -5,4 Апрель 2,4 Май 10,0 Июнь 15,0 Июль 17,2 Август 15,3 Сентябрь 9,4 Октябрь 3,2 Ноябрь -2,9 Декабрь -7,9.
По формуле необходимо сложить все минусовые температуры. Число М равняется 38,5. При извлечении квадратного корня получилось 6,2. Почва в этом регионе – суглинки и глина, поэтому коэффициент равен 0,23. Путем перемножения двух чисел находят нормативную глубину промерзания грунта в Нижнем Новгороде. Она равна 1,43 метра. Если в какой-то части области встретятся песчаные почвы с песком крупной фракции, итог будет иным: 6,2 * 0,3 = 1,86 м. Для получения расчетной глубины промерзания 1,86 умножаем на коэффициент kh (в зависимости от конструктивных особенностей здания).