Характеристики грунта для расчета фундаментов: Пример расчета ленточного и столбчатого фундаментов

Исходные данные для расчета фундамента

Фундамент – это основа любого здания, причем не важно, какова его этажность, материал стен, вес и назначение. Это та часть сооружения, которая передает нагрузки на основание – грунты, залегающие под его подошвой или ниже (в случае свайного фундамента).

Если Вы строите дом не на прочных скальных породах, что весьма редко встречается, то для обеспечения надежности и длительной безаварийной эксплуатации здания требуется расчет фундамента. Исходными данными являются конфигурация и нагрузки от будущего дома, а также физико-механические свойства грунтов. И если первые две позиции можно спроектировать, сидя в кабинете, то свойства грунтов можно получить лишь по итогам инженерно-геологических изысканий.

Определение свойств грунтов для расчета фундамента

Есть два пути получения сведений о свойствах: изыскания с полным комплексом лабораторных, а иногда и полевых испытаний, или упрощенный вариант. Об этом и пойдет речь ниже.

Большинство частных домов относятся к 3 категории ответственности (если до 3 этажей). В этом случае можно использовать табличные величины показателей механических свойств, исходя из физических характеристик грунтов. Для расчетов фундамента понадобятся С – сцепление (кПа), φ – угол внутреннего трения (градусы), Е – модуль общей деформации (МПа).

Алгоритм изысканий в упрощенном виде выглядит следующим образом:

— бурение скважин;

— подробное описание геологического разреза;

— определение уровней подземных вод в процессе бурения;

— определение приблизительных механических свойств грунтов по таблицам СП 22.13330.2016 при камеральной обработке полевых материалов.

Особенности бурения для изысканий

В углах будущего дома делается бурение 3-4 скважин. Иногда имеет смысл бурить пять скважин «конвертом», если изменчивость геологического разреза велика. Глубина исследований должна быть на 4-6 м ниже подошвы фундамента, если следовать нормативным документам. На деле цифры очень рознятся. Иногда достаточно 3 м, а порой не хватает и 6. Оценить необходимую глубину изысканий может только квалифицированный специалист, исходя из геологического строения конкретного участка, т. е. на месте проведения работ.

Особо следует отметить способ бурения. Оно должно вестись без использования бурового раствора и с возможностью полного извлечения керна. Отсюда следует, что предпочтение надо отдавать колонковому бурению всухую, ударно-канатному или ручному с помощью бура геолога. Ни в коем случае нельзя бурить шнеком или роторным способом, поскольку в этих случаях невозможно отбить границы слоев и уровень подземных вод. В случае со шнеком разрушенный грунт выталкивается на поверхность при бурении, а при роторном бурении он превращается в пульпу – смесь бурового раствора и разрушенных пород.

Описание геологического разреза

Описание геологического разреза – дело нехитрое, но только если это делает инженер-геолог с опытом полевых работ. Это очень важная часть изысканий, поскольку по описанию выделяются слои, типы грунтов, их возраст и генезис, строятся колонки скважин и разрезы. Потом по этому описанию, если не делаются лабораторные работы, оцениваются механические свойства. В таблицах они определяются по консистенции и коэффициенту пористости, применительно к типу грунта и его происхождению. Эти показатели геолог должен оценить на месте и записать в полевой дневник.

Очевидно, что табличные значения являются осредненными, поэтому не лишним будет немного занизить цифры, которые пойдут в расчет.

По окончании изысканий Заказчик должен получить сведения о геологическом строении площадки строительства, свойствах грунтов, уровнях подземных вод и водовмещающих породах. Это та информация, которая нужна проектировщику для назначения типа, глубины заложения и расчета фундамента.

 

Главная—>Фундаменты—>Исходные данные для расчета фундамента

Расчёт нагрузки на фундамент

В данной статье мы рассмотрим особенности расчета нагрузки на фундамент дома. Вы узнаете, зачем необходимо осуществлять данные расчеты и как сделать их самостоятельно. Будет детально изучена технология определения несущей способности грунта, вычисления массы здания и силы снеговых и ветровых воздействий, а также продемонстрирована последовательность таких расчетов на практике.

Оглавление:

• Зачем проводятся расчёты нагрузки на фундамент
• Правила проведения расчёта нагрузки на фундамент
• Расчёт нагрузки на ленточный фундамент
• Расчёт нагрузки на стоблчатый фундамент
• Расчёт нагрузки на свайный фундамент
• Порядок проведения вычисления и расчётов
• Собираем показатели грунта
• Определяем несущую способность грунта
• Расчёт нагрузки с учётом площади и региона дома
• Наши услуги

Нагрузка на фундамент — это допустимые цифровые значения, обозначающие несущую способность. Проведение точных расчётов сопряжено с выполнением геологических исследований и определением степени рыхлости грунта и насыщения его влагой.

 

Зачем проводятся расчёты нагрузки на фундамент

Расчет нагрузки, которую будет переносить фундамент в процессе эксплуатации, является ключевым этапом проектирования любого основания. Исходя из данных расчетов определяются необходимые несущие характеристики будущего фундамента, его типоразмер и опорная площадь.

Определяемые нагрузки веса здания, снегового и ветрового воздействия, а также эксплуатационного давления, также сопоставляются с несущей способностью грунта на строительной площадке, поскольку несущая способность почвы, в некоторых случаях, может быть меньшей, чем несущие свойства самого фундамента.

Рис: Возможный результат неправильного расчета нагрузок на фундамент дома

Ответственное отношение к проведению данных расчетов гарантирует, что фундамент под конкретное здание будет подобран правильно. В противном случае, вы рискуете построить дом на слишком слабом фундаменте, что приведет к его разрушению и деформации, либо обустроить фундамент с недостаточной опорной площадью, который под весом здания просто осядет в грунт.

Важно: определение нагрузок на фундамент и сопоставление их с несущей способностью грунта лучше всего доверить профессиональным проектировочным организациям, которые выполнят все расчеты согласно строительных норм. В случае, если вы решились сделать это самостоятельно, крайне важно досконально изучить методику проведения данных расчетов.

Общие правила проведения расчёта нагрузки на фундамент

Определяется нагрузка посредством использования переменных и постоянных величин:

• масса здания;
• вес основания;
• снеговые нагрузки на кровлю;
• ветряное давление на здание.

Общая масса здания вычисляется при сложении веса стен с перекрытиями, дверей с окнами, стропильной системы и кровли, а также крепежей, сантехники, декоративных элементов и количества людей, которые будут единовременно проживать в доме.

Расчёт нагрузки на ленточный фундамент

Определение нагрузки на ленточное основание начинается с подсчёта массы самой ленты, для чего используется следующая формула:

Pфл= V × q.

Расшифровка формулы:

V – объём стен;
q – плотность материала основания.

Необходимо произвести суммирование всех типов давления на фундамент, для чего можно воспользоваться следующей формулой: (Pд+Pфл+ Pсн+Pв)/ Sф.

Внимание! Важно, чтобы результат вычислений, выражающийся в удельной нагрузке, был меньше допустимых значений сопротивления почвы. Разница должна составлять порядка 25%, что необходимо для компенсации неточностей.

Получение точных сведений, возможно при учёте видов стен, надо определить, какие из них несущие и выполняют функцию удержания перекрытий, лестничных пролётов, стропил. Выявляются самонесущие стены, выполняющие функцию поддержания исключительно собственной массы. Исходя из этих данных, определяют под какую сторону закладывать стены определённой ширины, с обязательной проверкой допустимых значений.

Расчёты нагрузки в программе «APM Civil Engineering»

Расчёт нагрузки на столбчатый фундамент

Определение нагрузки на фундамент столбчатого типа, осуществляется по одной формуле. Здесь надо учитывать, что воздействие здания будет распределяться между всеми существующими опорами. Требуется умножить площадь сечения столба (Sс) на высоту (H). Результатом вычисления станет получение объёма, который следует перемножить с плотностью материала, используемого для возведения фундамента (q)и общим числом столбиков, заглубляемых в почву.

• Вычисления будут проводиться по следующей формуле: Pфc= Sс× H× q×N.
• Определить суммарное сечение, можно по следующей формуле: Sсо= Sс × N.

Вычислить величину нагрузки на сваи, можно разделив массу дома на его опорную площадь, что будет выглядеть следующим образом: P/Sсо.

Важно! Если при проведении расчётов выясняется, что грунтовое давление превышает допустимые значения, то следует изменить используемые параметры и прибегнуть к расширению опорной площади. Требуется увеличить число опор и сделать их большего диаметра, что поможет получить основание с нужными параметрами.

 

Расчёт нагрузки на свайный фундамент

Особенностью расчёта свайного основания, является необходимость выявления массы здания (P), которая делится на количество опор.

Внимание! Требуется подбирать сваи с нужными показателями длины и необходимыми прочностными характеристикам, принимая во внимание геологические характеристики грунта. Так как в процессе эксплуатации свайный фундамент несет те же нагрузки, что и остальные виды фундамента — от массы здания, полезного давления, снежного покрова и ветра.

Рассчитывать нагрузку на свайный фундамент необходимо для того, чтобы в дальнейшем при проектировании ее можно было сопоставить с максимально допустимой нагрузкой на грунт строительной площадки, и при необходимости увеличить число свай либо сечение используемых опор

Чтобы сопоставить допустимые нагрузки на свайный фундамент и грунт необходимо выполнить следующие расчеты:

• Определить вес здания и все сопутствующие нагрузки, просуммировать их и умножить на коэффициент запаса надежности;
• Определить опорную площадь одной сваи по формуле: «r2 * 3.14» (r- радиус сваи, 3,14 — константа), после чего вычислить общую опорную площадь основания, умножив полученную величину на количество свай в фундаменте;
• Рассчитать фактическую нагрузку на 1 см2 грунта: массу здания разделяем на опорную площадь фундамента;
• Полученную нагрузку сопоставить с нормативной допустимой нагрузкой на грунт.

Для примера: дом массой 95 тонн. (с учетом снеговых и ветровых нагрузок) строится на фундаменте из 50 буронабивных свай, общая опорная площадь которых составляет 35325 см2. Грунт на участке представлен твердыми глинистыми породами, которые выдерживают нагрузку в 3 кг/см2.

• Фактическая нагрузка на грунт: 95000/35325 = 2,69 кг/см2.

Как показывают расчеты, нагрузки от здания, передаваемые фундаментов на грунт, позволяют реализовывать данный проект в конкретных грунтовых условиях.

Важно! Если бы нагрузки были больше допустимых, потребовалось бы увеличить опорную площадь фундамента, увеличив количество свай либо их сечение.

 

Порядок проведения вычислений и расчётов

Независимо от типа основания, расчёты производятся в следующей последовательности:

• Необходимо выяснить параметры, касающиеся единицы длины опоры, помимо нагрузок от веса самого строения, которые состоят из массы стен, перекрытий и кровли, также определяется эксплуатационное давление, нагрузки от снегового покрова и ветровые нагрузки;
• Расчет массы фундамента. Основание дома также будет оказывать нагрузку на почву, которую необходимо высчитать и добавить к нагрузкам от массы здания. Чтобы сделать это, нужно исходя из габаритов (высоты, ширины и периметра) определить объем основания, и умножить его на объемную плотность бетона (массу одного кубометра).
• Расчет несущих характеристик почвы — для этого нужно определить тип грунта, и в соответствии с нормативными таблицами вычислить допустимую нагрузку на 1 кв.см. почвы.
• Cверка полученных данных с сопротивлением почвы – если возникает необходимость, то осуществляется корректировка площади опоры, например, в случае с ленточным основанием, увеличивается его толщина. При обустройстве свайных или столбчатых оснований необходимо увеличить количество опор в фундаменте либо площадь их сечения;
• Измерение фундамента – определение размеров;
• Вычисление толщины подушки из песка, формируемой непосредственно под подошвой. Уплотняющая подсыпка из песка и гравия необходима для предотвращения усадки почвы под массой здания и для минимизации вертикальных сил пучения. В нормальных условиях ее толщина составляет 20 см (10 см песка и 10 см гравия), однако при строительстве тяжелых домов в пучинистом грунте она может быть увеличена до 50 см.

Необходимо учесть, что приведённые формулы расчёта нагрузки, будут актуальны исключительно в сфере малоэтажного строительства, то есть при возведении объектов высотой до 3-х этажей. Схема является упрощённой, так как учитывает только удельное сопротивление грунта, при необходимости прогнозирования сдвига грунтовых слоёв, следует обратиться за помощью к профессионалам. Желательно проводить расчёты дважды, чтобы наверняка определить нужные параметры, так как от этого зависит устойчивость здания.

Собираем показатели грунта

При проектировании фундамента необходимо проводить геодезический анализ грунта на строительной площадке, который позволяет определить три важных показателя — тип почвы, глубину ее промерзания и уровень расположения грунтовых вод.

Исходя из типа грунта вычисляется его несущая характеристика, которая используется при расчете опорной площади основания. Глубина промерзания почвы определяет уровень заглубления фундамента — при строительстве в условиях пучинистых грунтов фундамент необходимо закладывать ниже промерзающего пласта земли. На основании данных о грунтовых водах определяется необходимость обустройства дренажной системы и гидроизоляции фундамента.

Важно: вышеуказанные показатели грунта вы можете собрать самостоятельно, для этого вам потребуется лишь ручной бур и рулетка.

Рис: Структура грунтов на территории Московской области

Для сбора показателей необходимо с помощью ручного бура по периметру площадки под застройку сделать несколько скважин глубиной 2-2.5 м. Одна скважина должна располагаться в центре участка, еще две — в центральных частях боковых контуров предполагаемого фундамента. Необходимость бурения нескольких скважин обуславливается тем, что на разных участках площадки может наблюдаться отличающийся уровень грунтовых вод.

В первую очередь нужно определить тип почвы: в процессе бурения возьмите изымаемый из скважины грунт (с глубины 2-ух меров) и скатайте его в плотный цилиндр, толщиной 1-2 сантиметра. Затем попытайтесь согнуть цилиндр.

• Если почва рыхлая и цилиндр из нее сформировать невозможно (она попросту рассыпается), вы имеете дело с песчаным грунтом;
• Цилиндр скатывается, но при этом он покрыт трещинами и разламывается при сгибающем воздействии, значит грунт на участке представлен супесями;
• Цилиндр плотный, но при сгибании ломается — легкий суглинок;
• Грунт хорошо скатывается, но при сгибании покрывается трещинами — тяжелый суглинок с большим содержанием глины;
• Почва легко скатывается, не трескается и не ломается при сгибании — глинистый грунт.

Далее необходимо определить показатель уровня грунтовых вод. Оставьте пробуренные скважины на ночь, чтобы они заполнились водой. На следующее утро возьмите деревянную рейку двухметровой длины и обмотайте ее бумагой, опустите рейку в скважину. По мокрому участку определите, на каком расстоянии от поверхности скважины расположена вода.

Рис: Пробная скважина для определения уровня грунтовых вод

Важно: определить фактический уровень промерзания почвы в домашних условиях невозможно. Для этого необходимо специализированное оборудование, при этом сам анализ выполняется на протяжении длительного времени наблюдения за конкретным участком.

Предлагаем вашему вниманию карту расчетной глубины промерзания почвы в разных регионах России, которую нужно использовать при самостоятельном проектировании фундамента.

Рис: Границы промерзания грунтов в разных регионах России

Определяем несущую способность грунта

Ориентировочную несущую способность грунта можно определить на основе проделанных ранее изысканий. Зная тип грунт на участке под застройку сопоставьте его с данными в нижеприведенной таблице.

Тип почвы	Несущая способность (расчетное сопротивление)	Тип почвы	Несущая способность (расчетное сопротивление
Супесь	От 2 до 3 кгс/см2	Щебенистая почва с пылевато-песчаным заполнителем	6 кгс/см2
Плотная глина	От 4 до 3 кгс/см2	Щебенистая почва с заполнителем из глины	От 4 до 4.5 кгс/см2
Среднеплотная глина	От 3 до 5 кгс/см2	Гравийная почва с песчаным заполнителем	5 кгс/см2
Влагонасыщенная глина	От 1 до 2 кгс/см2	Гравийная почва с заполнителем из глины	От 3. 6 до 6 кгс/см2
Пластичная глина	От 2 до 3 кгс/см2	Крупный песок	Среднеплотный — 5, высокоплотный — 6 кгс/см2
Суглинок	От 1.9 до 3 кгс/см2	Средний песок	Среднеплотный — 4, высокоплотный — 5 кгс/см2
Насыпной уплотненный грунт (песок, супеси, глина, суглинок, зола)	От 1.5 до 1.9 кгс/см2	Мелкий песок	Среднеплотный — 3, высокоплотный — кгс/см2
Сухая пылеватая почва	Среднеплотная — 2.5, высокоплотная — 3 кгс/см2	Водонасыщенный песок	Среднеплотный  — 2, высокоплотный — 3 кгс/см2
Влажная пылеватая почва	Среднеплотная — 1. 5, высокоплотная 2 кгс/см2	Водонасыщенная пылеватая почва	Среднеплотная — 1, высокоплотная — 1.5 кгс/см2

 

Таблица 1: Расчетное сопротивление разных видов грунтов

 

Важно! Для последующих расчетов необходимо брать минимальный показатель несущей способности почвы, в таком случае вы обеспечите запас дополнительного сопротивления грунта весу здания

Расчёт нагрузки с учётом площади и региона дома

Все нагрузки на фундамент состоят из двух величин — постоянных и переменных. К постоянным нагрузкам относится вес самого здания, к переменным — сила давления снегового покрова и ветра, величина которой зависит от региона, где ведется строительство.

Зная площадь дома и нормативный вес материалов, из которого он будет возводиться, можно рассчитать ориентировочную нагрузку на фундамент, исходящую от массы строения.

Для проведения расчетов воспользуйтесь следующими справочными таблицами:

Таблица 2: Расчетный вес стен

Таблица 3: Расчетный вес перекрытий

Таблица 4:  Расчетный вес кровли

 

Важно! Определив массу здания вам необходимо добавить к ней полезные нагрузки (вес людей, мебели), которые будет испытывать фундамент в процессе эксплуатации здания. Расчетная величина полезных нагрузок для жилищного строительства на каждый квадратный метр перекрытия составляет 100 кг.

Следующий этап расчетов — определение нагрузок от снегового покрова. Нормативная величина снеговой нагрузки различается в разных регионах России. Для расчета вам необходимо умножить площадь кровли здания на вес 1 м2 снега и коэффициент уклона крыши.

Таблица 5: Нагрузка от снегового покрова на фундамент здания

Осталось лишь рассчитать ветровую нагрузку на здание. Делается это по формуле:

• площадь здания * (N +15*высота здания); где N — расчетная ветровая нагрузка для разных регионов России, которую вы можете увидеть на нижеприведенной карте.

Рис: Карта ветровых нагрузок в разных регионах России

Важно! Определив все постоянные и переменные нагрузки вам необходимо их просуммировать, так вы получите совокупную нагрузку на фундамент здания. Для дальнейших расчетов ее необходимо умножить на коэффициент запаса надежности 1,5.

Наши услуги

Компания Установка Свай» занимается погружением железобетонных свай — забивка свай, лидерным бурением и поставкой свай для сооружения свайного фундамента. Если Вас интересует проведение работ, связанных с проектировкой, гео разведкой, либо возведение свайного фундамента, воспользуйтесь формой внизу сайта.

Полезные материалы

Несущая способность грунта

Такое свойство грунта как его несущая способность — это первоочередная информация, которую необходимо выяснить на подготовительном этапе строительства фундамента.

 

Испытания свай

При строительстве часто используют в качестве фундаментов сваи. Но прежде чем вводить такие элементы в работу, должна быть проведена проверка их на прочность.

 

Несущая способность свай

Несущая способность свайных конструкций – это определение величины нагрузки, которую она способная воспринимать с учётом деформации грунта под её основанием.

 

 

типов грунта для фундамента вашего здания

14 апреля 2020 г. | Ремонт фундамента

Различные типы грунта по-разному влияют на фундамент вашего здания. Определение типа грунта, на котором будет построено здание, влияет на строительство проекта и будущий ремонт.

Вот несколько наиболее распространенных типов грунтовых оснований, используемых в строительстве. Мы изучаем, какой тип почвы лучше всего подходит для строительства.

Общие типы грунтов, используемых в строительстве

Глина

Глина не является идеальной почвой для строительства зданий из-за ее склонности перемещаться при высыхании или увлажнении. Это может привести к трещинам или щелям в здании и привести к неровности пола. Глубина фундамента из глинистого грунта обычно больше для повышения устойчивости.

Когда речь идет о глинистой почве, лучший фундамент дома будет между фундаментом из буровых столбов или плитным фундаментом. Фундаменты с просверленными опорами будут крепиться глубже в глину для большей структурной устойчивости, в то время как фундаментные плиты на уровне земли борются с тенденцией глинистого грунта к усадке и расширению.

Песок и гравий

Песок и гравий имеют крупные частицы, которые позволяют этому грунту быстро отводить воду (что хорошо для зданий). Удерживание меньшего количества воды означает меньший риск смещения здания и образования структурных и неструктурных трещин. Уплотненный песок и гравий обеспечивают еще большую стабильность и являются отличным вариантом для строительства фундамента.

Со временем песок может смыться. В этих случаях винтовые сваи (также называемые винтовыми анкерами, винтовыми сваями или винтовыми анкерами) являются подходящим методом фундамента для песчаного грунта.

Камень/коренная порода

Существует множество типов горных пород (песчаник, известняк и т. д.), и все они являются отличным выбором благодаря своей высокой несущей способности (что делает этот тип фундамента идеальным для больших зданий). Коренная порода представляет собой слой горных пород под поверхностным слоем почвы.

В отличие от глины, которая может расширяться и сдвигаться, коренная порода более стабильна и устойчива к воздействию воды. Таким образом, ваше здание с меньшей вероятностью треснет при смещении или оседании. Самое главное при строительстве фундамента на камне — обеспечить ровную поверхность перед началом строительства.

Суглинок

Суглинок является лучшим типом почвы для строительства благодаря идеальному сочетанию ила, песка и глины. Он сочетает в себе лучшее из всех их качеств в идеальном балансе для поддержки фундамента. Суглинок обычно не сдвигается, не расширяется и не сжимается и очень хорошо переносит присутствие воды.

Единственным потенциальным недостатком строительства на суглинке является возможность образования неразложившегося материала, который можно и нужно фильтровать перед началом строительства.

Торф

Торф часто встречается на болотах и ​​других водно-болотных угодьях и состоит из разлагающейся растительности и/или органического вещества. Он может удерживать большое количество воды и считается очень плохим типом грунта для фундамента из-за того, насколько сильно он может смещаться, и его низкой несущей способности. Вы можете строить на торфяной почве, но здание будет подвержено большому риску появления трещин или других повреждений.

Ил

Как и торф, ил является еще одним плохим вариантом почвы для строительства фундамента из-за его способности длительное время удерживать воду. Это качество заставляет ил смещаться и расширяться, что не обеспечивает зданию никакой поддержки и подвергает его повторяющимся долговременным нагрузкам. Это может привести к повреждению конструкции или отказу. Если возможно, строительство должно осуществляться на более подходящем типе грунта.]

Последствия неучета типа грунта перед строительством

Неправильный выбор типа грунта для вашего проекта может привести к немедленным или будущим проблемам с фундаментом. Убедитесь, что вы понимаете различные характеристики каждого типа почвы и предотвратите возможные повреждения.

Существует несколько факторов, помимо удержания воды, о которых должны знать строители, поэтому очень важно получить мнение эксперта.

Свяжитесь с URETEK, чтобы получить консультацию специалиста по ремонту фундамента в Хьюстоне

Надлежащее знание грунта и опыт работы с фундаментом жизненно важны для структурной целостности и безопасности здания. Если вы обеспокоены тем, что тип грунта, на котором вы строите, приводит к проблемам с фундаментом, URETEK Gulf Coast может помочь.

Свяжитесь с нашей специальной командой экспертов по ремонту фундамента в Хьюстоне сегодня для бесплатной оценки.

Несущая способность грунта. Типы и расчеты

В данном руководстве разъясняется концепция несущей способности грунта (также известная как «несущая способность грунта»), ее значение в инженерно-геотехнических работах, типы несущей способности грунта и процесс расчета в различных условиях.

Воспользуйтесь ссылками ниже, чтобы перейти к интересующим вас разделам:

• Какова несущая способность грунта?
• Почему важно опорное давление на грунт?
• Типы несущей способности грунтов
• Как определить несущую способность грунта

Какова несущая способность грунта?

В двух словах, несущая способность — это способность почвы выдерживать нагрузки, действующие на верхний слой земли. Это зависит в первую очередь от типа почвы, ее прочность на сдвиг и его плотность. Это также зависит от глубины заделки груза – чем глубже он заложен, тем больше несущая способность.

В случае недостаточной несущей способности грунт можно улучшить или, в качестве альтернативы, нагрузку можно распределить по большей площади, чтобы приложенное к грунту напряжение уменьшилось до приемлемого значения, меньшего несущей способности. Этого можно добиться, например, за счет настила фундаментов из железобетона.

В случае рабочих платформ для кранов и сваебойных установок улучшенное распределение нагрузки обеспечивается гранулированной платформой, производительность которой может быть дополнительно улучшена за счет механической стабилизации с использованием георешеток Tensar.

Молотый кофе «Спросите Эндрю» Эпизод 4: Эндрю Лис объясняет, что означает несущая способность

Почему важна опорная нагрузка на грунт?

Давление на грунт (несущая способность грунта) имеет важное значение, поскольку всякий раз, когда на землю воздействует груз, например, от фундамента здания, подъемного крана или

0090 подпорная стена , грунт должен иметь способность поддерживать ее без чрезмерной осадки или провала.

Это означает, что на этапе проектирования любого строительного проекта важно рассчитать несущую способность подстилающего грунта. Неспособность понять и учесть опорное давление грунта до начала проекта может иметь катастрофические последствия, такие как обрушение фундамента здания на более позднем этапе.

Типы несущей способности грунтов

Наиболее часто используемыми типами несущей способности грунта являются «предельная несущая способность» и «допустимая несущая способность». Давайте сначала посмотрим на определения этих терминов.

Какова предельная несущая способность грунта?

Предельная несущая способность грунта – это максимальное вертикальное давление, которое может быть приложено к поверхности грунта, при котором в опорном грунте развивается механизм разрушения при сдвиге.

По сути, испытание на предельную несущую способность грунта определяет максимальную нагрузку, которую может выдержать грунт, прежде чем он разрушится или полностью прогнется. Эта цифра не используется сама по себе в процессе проектирования фундамента, так как также важно учитывать, как грунт будет оседать под давлением, что может повлиять на его способность поддерживать конструкцию.

Какова допустимая несущая способность грунта?

Допустимая несущая способность грунта — это величина нагрузки, которую грунт может выдержать без разрушения при сдвиге или превышения допустимой величины осадки. Именно эта цифра используется при проектировании фундаментов.

Допустимая несущая способность всегда ниже, чем предельное давление смятия, поскольку она учитывает осадку грунта, а не только нагрузку, необходимую для разрушения при сдвиге.

Типы несущей способности и формулы

Типы несущей способности грунта:

• Предельная несущая способность (qᵤ): максимальное вертикальное давление, которое может быть приложено к поверхности земли, при котором развивается механизм разрушения при сдвиге в опорном грунте.

• Предельная несущая способность (q ₙ ᵤ): это предельная несущая способность минус вес грунта (𝝲) умножить на глубину фундамента ( D ) . Формула q ₙᵤ = qᵤ — 𝝲 D f .

• Чистая допустимая несущая способность (qₙₛ): допустимая несущая способность (qₙₛ) чистая предельная несущая способность (q ₙ ᵤ) 9006 8 разделить на коэффициент безопасности (обычно это будет 3). Формула qₙₛ =
  q ₙ ᵤ / F . При необходимости коэффициент может быть увеличен для дальнейшего ограничения расчетов.

• Полная безопасная несущая способность (qₛ): деление предельной несущей способности на коэффициент безопасности дает общую безопасную несущую способность (qₛ = qᵤ / F) .

• Чистое безопасное давление осадки (qₙₚ): максимальная нагрузка, которую может выдержать грунт, прежде чем он превысит допустимую величину осадки грунта.‎

• Чистая допустимая несущая способность (qₙ‎ₐ): это значение, используемое при проектировании фундаментов, и его часто называют просто «допустимой несущей способностью». Чистая допустимая несущая способность (qₙ‎ₐ) равна либо чистой безопасной несущей способности (qₙₛ) , либо чистому безопасному осадочному давлению (qₙₚ) , в зависимости от того, что меньше.

Как рассчитать несущую способность грунта

Теперь, когда вы понимаете разницу между предельной и допустимой несущей способностью, давайте перейдем к тому, как мы можем определить несущую способность (несущее давление) грунта для использования в процессе проектирования. Тип грунта, с которым вы работаете, является основным фактором его несущей способности, поэтому в следующих разделах процесс отдельно описывается для глинистых и зернистых грунтов.

Как рассчитать несущую способность глинистых грунтов

Метод расчета сильно зависит от типа грунта. В насыщенных глинах и других мелкозернистых грунтах несжимаемая поровая вода сначала поддерживает приложенные нагрузки, повышая поровое давление воды в грунте под приложенной нагрузкой. Низкая проницаемость глины означает, что могут потребоваться месяцы или годы, чтобы поровая вода текла, давление рассеивалось, скелет почвы уплотнялся, а поверхность земли оседала. Это означает, что глины, как правило, более уязвимы к потере несущей способности в краткосрочной перспективе, прежде чем рассеется избыточное поровое давление воды и возрастет эффективное напряжение.

Хотя все это кажется довольно сложным, метод расчета кратковременной несущей способности глины является относительно простым и линейным, поскольку обычно принимается единое, однородное значение прочности на сдвиг в недренированном состоянии, не зависящее от приложенной нагрузки. Долговременная несущая способность глин обычно больше, поэтому это редко бывает критическим, но ее можно рассчитать тем же методом, что и для песков.

Как рассчитать несущую способность зернистых грунтов

Несущая способность песка и гравия обычно не является критической при проектировании, поскольку они относительно прочные и эффективные напряжения в грунте увеличиваются непосредственно под действием приложенной нагрузки из-за их высокой проницаемости. Для этого не требуются месяцы или годы, как в типичной глинистой почве.

Только рыхлые пески с высоким уровнем грунтовых вод под сосредоточенной нагрузкой (например, сваебойной установкой) могут иметь проблемы с несущей способностью. В большинстве случаев урегулирование регулирует проект. Расчет несущей способности в сыпучих грунтах, таких как пески, более сложен, поскольку он зависит от эффективного напряжения вдоль предполагаемого механизма разрушения, которое зависит от глубины и плотности грунта, а также от самой приложенной нагрузки. Dilatancy в песке при сдвиге также усложняет ситуацию.

Типовые значения несущей способности грунта

Вот несколько типичных значений, которые вы можете увидеть для безопасной несущей способности различных грунтов:

Тип грунта	Безопасная несущая способность Значение (кПа)
Мягкая глина	< 75
Твердая глина	75-100
Сыпучий гравий	< 200
Плотный гравий	200-600

Это лишь некоторые из множества грунтов и их безопасная несущая способность. Определение несущей способности может быть сложным процессом, однако с программным обеспечением для проектирования TensarSoil расчеты несущей способности могут быть невероятно простыми для всех ваших инженерно-геологических проектов.

Методы расчета несущей способности

Методы расчета для обоих типов грунта основаны на упрощенном геометрическом случае бесконечно длинной полосовой нагрузки с вертикальной нагрузкой и горизонтальной поверхностью земли. Затем можно ввести различные коэффициенты для приблизительного учета нагрузок другой формы (например, прямоугольной, квадратной, круглой), наклонных нагрузок и наклонных поверхностей.

Эти методы также предполагают однородные, однородные грунтовые условия, но рабочая платформа является хорошим примером проблемы двухслойной несущей способности, т. е. нагрузки крана или сваебойной установки воздействуют на поверхность плотного зернистого слоя, лежащего над более слабым земляным полотном, состоящим из глины. или песок, например. Обычные методы расчета здесь неприменимы, но Тенсар разработал полностью проверенный метод 9.0090 Метод расчета T-значения , чтобы учесть эту конкретную ситуацию и научно строго представить преимущества механической стабилизации с использованием георешеток Tensar.

Следующие шаги

В этом руководстве объясняется, что такое несущая способность грунта, почему она важна для инженерно-геологических и строительных работ, различные типы несущей способности – различение предельного и допустимого опорного давления – и, наконец, как определить несущую способность.