Закладка фундамента: несущая способность грунта, типы грунтов
При выборе типа фундамента необходимо учитывать несущую способность грунта.
После строительства любого дома происходит его осадка и, в зависимости от веса конструкций, полезной, снеговой и других нагрузок действующих на дом, фундамент подвержен проседанию. Большие, а, главное, неравномерные нагрузки могут быть причиной осадочных трещин и создавать угрозу разрушения здания. Не всегда причиной трещин является низкая несущая способность грунта, но для правильного выбора типа фундамента эту величину необходимо учитывать.
Самым правильным методом изучения грунтов является, конечно, бурение нескольких шурфов в зоне будущей застройки, сдача проб грунта в лабораторию и получение квалифицированного заключения специалиста. Но из-за дороговизны этих услуг не каждый желающий может ими воспользоваться, особенно при индивидуальном строительстве коттеджей и дач. Иногда сделать фундамент с тройным запасом по прочности стоит дешевле, чем проводить геологические исследования.
Песок
Из-за способности песка не удерживать воду и уплотнятся, он считается хорошим основанием для фундамента.
мелкие пылевидные влажные 1,5 – 1,8 кг\см2
средние маловлажные 2,5 – 3 кг\см2
гравийные и крупные 3,5 – 4 кг\см2
Супесь
Супесь это по существу песок с примесью 5 – 10% глины. В зависимости от крупности песка и влажности, значения нагрузок находятся в пределах 2,5 – 4,5 кг\см2
Суглинок
Содержание глины в суглинке примерно 20 – 30%
легкие влажные 2 – 2,5 кг\см2
средние 2 – 3 кг\см2
тяжелые маловлажные 3 – 4,5 кг\см2
Глина
Глина способна размываться, сжиматься, вспучиваться при замерзании, слежавшаяся плотная глина является хорошей основой для строительства.
пластичная 1,5 – 3,5 кг\см2
твердая 5 – 6 кг\см2
Скальный грунт и конгломераты
Обладают гораздо более высокой несущей способностью, но их разработка потребует дополнительных вложений.
Очень редко встречаются в Московской области.Из-за разнородности характеристик мы выделили в отдельную категорию насыпной грунт.
Плывуны и торфяники
Относятся к самым опасным для застройки грунтам, возводить здания без консультаций специалистов и глубоких исследований крайне рискованно.
Что еще немаловажно, это уровень грунтовых вод (УГВ). Чем выше этот уровень, тем ниже, как видно из сказанного прежде, несущая способность того или иного грунта, и тем больше глубина промерзания.
В нашей практике есть опыт строительства фундаментов даже на плывунах и торфяниках. Мы знаем, как обезопасить фундамент и будущее строение от воздействия сил морозного пучения.
Для консультаций и рекомендаций по Вашему типу грунта можете обращаться по телефону:
8-(495)-928-74-74 — наши специалисты предложат Вам варианты фундаментов в зависимости от типа грунта, веса дома и с учетом особенностей участка.
Грунт под фундамент – виды и характеристики грунтов, несущая способность
Глинистые грунты в зависимости от их пластичности подразделяют на супеси, суглинки и глины.Супеси — пески с примесью 5 — 10 % глины. Некоторые разновидности супесей, разжиженных водой, становятся настолько подвижными, что текут, как жидкость. Такие грунты получили название плывунов. Плывуны практически непригодны для использования в качестве оснований фундаментов.
Суглинки — пески, содержащие 10 — 30 % глины. По своим свойствам они занимают промежуточное положение между глиной и песком. В зависимости от процентного содержания глины суглинки могут быть легкими, средними и тяжелыми.
Глины — горные породы, состоящие из чрезвычайно мелких частиц (менее 0,005, мм), с небольшой примесью мелких песчаных частиц. Глинистые грунты способны сжиматься, размываться. При этом сжимаемость глины выше, чем у песков, а скорость уплотнения под нагрузкой меньше. Поэтому осадка зданий, фундаменты которых покоятся на глинистых грунтах, продолжается более длительное время, чем на песчаной почве.
Глинистые грунты с песчаными прослойками легко разжижаются и поэтому обладают небольшой несущей способностью. Глина, слежавшаяся в течение многих лет, считается хорошим основанием для фундамента дома. Это правило справедливо с некоторыми оговорками. Дело в том, что глина в природном состоянии практически никогда не бывает сухой. Капиллярный эффект, присутствующий в грунтах с мелкой структурой, приводит к тому, что глина практически всегда находится во влажном состоянии. Но коварство глины заключается не в самой влажности, а в ее неоднородности. Сама по себе глина плохо пропускает воду, и влага проникает через различные примеси, находящиеся в грунте. Неоднородность влажности начинает проявляться при замерзании грунта. При отрицательных температурах глина примерзает к фундаменту и вспучивается, поднимая за собой фундамент. Но так как влажность глины различна, то вспучивается она в разных местах по-разному. В одном месте чуть-чуть, а в другом поднимается более сильно, что может привести к разрушению фундамента, и это следует учитывать при строительстве.
Пучинистыми могут быть все виды глинистых грунтов, а также пылеватые и мелкие пески.
Глинистые грунты, обладающие в природном сложении видимыми невооруженным глазом порами, значительно превышающими скелет грунта, называют макропористыми. К макропористым грунтам относят лёссовые (более 50 % пылевидных частиц), наиболее распространенные на юге РФ и Дальнем Востоке. При наличии влаги лёссовидные грунты теряют устойчивость и размокают.
Глинистые грунты, образовавшиеся в начальной стадии своего формирования в виде структурных осадков в воде, при наличии микробиологических процессов называют ила-ми. Большей частью такие грунты располагаются в местах торфоразработок, болотистых и заболоченных местах.
При наличии лессовых и илистых грунтов необходимо принять меры к укреплению основания.
Консистенцию глинистых грунтов можно визуально определить при их разработке лопатой.
Пластичный грунт липнет к лопате, твердый — рассыпается на мелкие куски. Определить вид глинистого грунта можно, растирая его по ладони или скатывая в шнур.
Фундамент и несущая способность грунта
Прибор для определения несущей способности грунта
При выборе типа и параметров фундамента для строительства дома необходимо знать несущую способность грунта на строительном участке. В первую очередь исследуется тип грунта, затем определяется его несущая способность.
Для чего нужно определять несущую способность
Грунт состоит из твердых частиц и пор, заполненных водой или воздухом. Под действием нагрузки от дома объем грунта меняется за счет изменения объема пор – он уплотняется, а его пористость сокращается. При расчете нагрузок интерес для строителя представляют предельные нагрузки, т.е. нагрузки, увеличение которых приводит к потере устойчивости массива грунта.
Чаще всего нарушенное состояние равновесия приводит к большой осадке грунта и его выпору из-под фундамента, смещению конструкций. Значительное смещение конструкций губительно для большинства сооружений.
Поэтому так важно определить максимально возможную безопасную для грунта нагрузку, которая не нарушит его равновесие.
Осадки фундаментов принято рассчитывать по линейной зависимости между напряжениями и деформациями. В соответствии с рекомендациями СНиП 2.02.01-83* (п. 2.41.) среднее значения давления под подошвой фундамента не должно превышать расчетного сопротивления грунта основания. В соответствии с п. 2.42. и Приложения 3 СНиП 2.02.01-83* расчетные сопротивления грунтов основания (R0) определяется по таблице:
Расчетное сопротивление R0, кг/см2 | ||
Крупнообломочные | ||
Галечниковые (щебенистые) с песчаным заполнителем | 6 | |
Галечниковые (щебенистые) с | 4 — 4,5 | |
Гравийные (дресвяные) с песчаным заполнителем | 5 | |
Гравийные (дресвяные) с | 3,5-4 | |
Песчаные | ||
|
| плотные | средней плотности |
Крупные | 6 | 5 |
Средней крупности | 5 | 4 |
Мелкие маловлажные | 4 | 3 |
Мелкие влажные и насыщенные водой | 3 | 2 |
Пылеватые маловлажные | 3 | 2,5 |
Пылеватые влажные | 2 | 1,5 |
Пылеватые насыщенные водой | 1,5 | 1 |
Пылевато-глинистые (непросадочные) | ||
| сухие | влажные |
Супеси (коэффициент пористости 0,5) * | 3 | 3 |
Супеси (0,7) | 2,5 | 2 |
Суглинки (коэффициент пористости 0,5) | 3 | 2,5 |
Суглинки (0,7) | 2,5 | 1,8 |
Суглинки (1,0) | 2 | 1 |
Глины (коэффициент пористости 0,5) | 6 | 4 |
Глины (0,6) | 5 | 3 |
Глины (0,8) | 3 | 2 |
Глины (1,1) | 2,5 | 1 |
Просадочные | ||
| сухие | влажные |
Супеси природного сложения (плотностью в сухом состоянии 1,35 т/м3) | 3 | 1,5 |
Супеси природного сложения (плотностью в сухом состоянии 1,55 т/м3) | 3,5 | 1,8 |
Супеси уплотненные (плотностью в сухом состоянии 1,6 т/м3) | 2 | |
Супеси уплотненные (плотностью в сухом состоянии 1,7 т/м3) | 2,5 | |
Суглинки природного сложения (плотностью в сухом состоянии 1,35 т/м 3) | 3,5 | 1,8 |
Суглинки природного сложения (плотностью в сухом состоянии 1,55 т/м3) | 4 | 2 |
Суглинки уплотненные (плотностью в сухом состоянии 1,6 т/м3) | 2,5 | |
Суглинки уплотненные (плотностью в сухом состоянии 1,7 т/м3) | 3 | |
* — коэффициент пористости показывает отношение объема пор к объему твердых частиц.
Чем выше значение показателя, тем более рыхлый грунт. Оценить данный показатель самостоятельно можно только с некоторой долей допущения. При этом можно исходить из следующего:
ВАЖНО: значения R0, приведенные в таблице, определены для фундаментов шириной 1 м и глубиной заложения 2м. При изменении ширины и глубины заложения фундамента, расчетное сопротивление (R) вычисляется по формулам:
- при глубине заложения менее 2 м:
R = R0 * [1 + k1*(b – 100)/100] * (d +200)/2*200
- при глубине заложения более 2 м:
R = R0 * [1 + k1 *(b — 100)/100] + k2*g*(d — 200), где
Коэффициент k1 равен: 0,125 — для оснований из крупнообломочных и песчаных грунтов, кроме пылеватых песков; 0,05 – из пылеватых песков, супесей, суглинков и глин;
Коэффициент k2 равен: 0,25 — для оснований из крупнообломочных и песчаных грунтов; 0,2 – из супесей и суглинков; 0,15 – из глин;
g— удельный вес грунта, расположенного выше подошвы фундамента, кг/см3;
b— ширина фундамента, см.
Если подошва фундамента имеет круглое сечение или сечение правильного многоугольника площадью А, то ширина фундамента определяется по формуле b=квадратный корень из А;
d– глубина заложения фундамента, см.
Как влияет сейсмичность на несущую способность грунтаПри необходимости учета вибрационных нагрузок для постройки сейсмостойкого фундамента необходимо принимать во внимание, что при одновременном действии на грунт нагрузок от дома и вибраций происходит снижение прочности грунта, он приобретает свойства псевдожиткого состояния. Поэтому для учета возможного воздействия сейсмических нагрузок значение расчетного сопротивления делится на 1,5.
Подбор типа и параметров фундамента с учетом несущей способности грунта основания позволит избежать деформаций и смещений дома.
Несущая способность грунта основания | Анализ опор | GEO5
Несущая способность грунта основания
class=»h2″>Анализ несущей способности грунта основания принимает во внимание все ранее выполненные расчёты по выбранным методам проверки (предельные состояния, коэффициент надежности).
Проверка несущей способности грунта относится к силам, полученным в анализах в соответствии с выражениями:
Стандартно напряжение в подошве фундамента принимается как постоянное на редуцированной длине фундамента.
Некоторые станадрты требуют для проверки напряжения распределение трапециодальной формы. В таком случае проверку проводим для наиболее неблагоприятного значения σmax.
где: | N | — | нормальная сила, действующая в подошве фундамента |
d | — | ширина подошвы стены | |
Rd— | несущая способность грунта основания | ||
e | — | максимальный эксцентриситет нормальной силы | |
ealw | — | допустимый эксцентриситет (величина задаётся в рамке «Настройка» в закладке «Расчёт стен») |
При расчёте несущей способности грунта основания (если заданы фундаменты мелкого заложения под стеной), то программа вычисляет расчётную и нормированную нагрузки, которые действуют в середине подошвы фундамента.
При переносе данных и результатов в программу «Отдельные фундаменты» можно корректно рассчитать осадку и опрокидывание фундамента. В заданиях свайных фундаментов в рамке «Заложение» можно отобразить внутренние силы, действующие в голове свай (для одного ряда свай), или в центре подошвы фундамента (для плоского ростверка свайных фундаментов).
Диалоговое окно «Несущая способность»
способы расчета под закладку фундамента, СНиП
На чтение 5 мин Просмотров 198 Опубликовано Обновлено
Степень восприимчивости почвы к нагрузкам называют несущей способностью грунта. Показатель характеризует максимальное усредненное давление между подошвой фундамента и земли, при котором не происходят сдвиги, оползни и провалы в окружающем слое. На величину значения влияет вид почвы, ее физические и механические характеристики.
Что такое несущая способность грунта и на что она влияет
От несущей способности грунта зависит выбор типа фундаментаПонятие рассматривают как давление, воспринимаемое единицей площади основания, при котором оно не деформируется и не приводит к разрушению строения. Геологи исследуют грунт, чтобы определить его свойства и рассчитать несущие характеристики.
Восприимчивость почвы к давлению зависит от условий:
- тип грунта;
- массивность слоя;
- отметка залегания;
- показатели нижележащего пласта;
- уровень почвенных вод;
- глубина промерзания земли;
- плотность породы.
Показатели несущей способности влажного и сухого грунта отличаются, т.к. при насыщении влагой повышается текучесть и снижается сопротивление нагрузкам. Если слой контактирует с жидкостью, он относится к категории насыщенных. Исключение составляют песчаные крупно и среднезернистые почвы, которых не касается деформация так как они пропускают влагу, а не скапливают ее.
Изыскания проводят для определения, подходит слой для установки фундамента или нужно усилить его для повышения несущей способности. Не проектируют опорные элементы на глубине, где граничат разные пласты. Подошву фундамента закладывают ниже отметки стояния почвенной влаги, т. к. насыщенные породы вспучиваются при замерзании.
Чувствительность грунта к нагрузкам снижают путем искусственного уплотнения или введения химических модификаторов. В первом случае вбивают сваи, чтобы уменьшить объем пустот в почве. Химические реагенты способствуют адгезии (сцеплению) отдельных частиц почвы.
Определение плотности почвы и уровня грунтовых вод
Плотность определяют в зависимости от пористости основания. В почве есть твердые части, между ними находятся полости, наполненные водой или воздухом в зависимости от условий. Если превысить максимально допустимую нагрузку, сдвиги приведут к разрушению дома. Плотные грунты с малым числом или одиночными кавернами относят к наиболее прочным основаниям.
Плотность находят отношением веса почвенного образца при стандартной влажности к объему, который он занимает. Расчет делают по формуле p = B / V, где:
- B — вес грунта в естественном состоянии, г;
- V — объем, см3.
Породы, которые залегают неглубоко от поверхности, считаются неплотными, с понижением отметки грунты становятся толще, надежнее и прочнее, т. к. на их давят вышележащие пласты. В России наблюдают пески и глины, есть торфяники, болотистые местности и регионы со скальными породами.
Грунтовые жидкости находят в слабых и рыхлых породах или трещинах плотных пластов. Почвенная влага обычно поднимается постепенно и не имеет напора.
Уровень стояния зависит от факторов:
- осадки, испарения;
- температура воздуха, атмосферное давление;
- изменение состояния водоемов;
- хозяйственные процессы деятельности людей.
Влага внутри слоев может быть агрессивной, содержать кислоты, щелочи, сульфаты, углекислоту — такие добавки разрушают бетон и металл фундаментов.
Определяют уровень жидкости путем бурения в полевых условиях шурфов, которые отрывают на несколько метров, чтобы они были ниже предполагаемой отметки опоры. Скважину накрывают и оставляют на 5 – 7 суток. Если в ней не обнаружена вода, почва не содержит влаги. В другом случае для выполнения строительных работ по правилам нужен дренаж (система отвода воды).
Как определить несущую способность грунта под фундамент самостоятельно
Несущая способность является основой при проведении подсчета в процессе проектирования. Классифицируют грунты в рамках сведений документа ГОСТ 25.100-2011 «Грунты. Классификация». Нормы сопротивления давлению находятся в таблицах нагрузки на грунт материалов СП 22.133.30-2016 «Основание зданий и сооружений». Здесь же приводятся стандартные модули расчёта, формулы, коэффициенты.
Несущую способность находят математическим выражением R = R0 · (1 + K · (B -100) / 100) · (N + 200) / 2 · 200 — для заглубления до двух метров, и формулой R = R0 · (1 + K · (B -100) / 100) + K2 · Q · (N – 200) — если конструкция погружается более двух метров, где:
- R0 — противодействие нагрузке по вертикальной оси, содержится в таблицах и определяется видом грунта;
- K2 — используется при расчётах в стабильных слоях;
- K — поправочный коэффициент из таблиц СП на разновидность породы;
- B — поперечный размер низа фундамента;
- N — глубина погружения опоры;
- Q — коэффициент, чтобы найти расчетный средний показатель удельного веса почвы от верха земли до подошвы фундамента.
Тип грунта можно определить своими руками. Берут грунт из скважины на глубине погружения опоры, смачивают водой и скатывают жгут, затем его соединяют в кольцо. Элемент без трещин, легко соединяется — почва связная, чаще это глины. При сгибании появляются трещины, значит, в руках смесь глины и песка, последнего содержится 10 – 30%. Жгут трудно скатать, а соединить кольцом невозможно — песчаная почва.
Далее используют таблицы СНиП несущей способности грунта, где по типу почвы можно найти требуемое значение.
Риски ошибок в исследовании несущей способности грунта
Появляется опасность сдвига почвы в результате неточного расчёта глубины заложения и габаритов фундамента. Здание весит тонны, на грунт оказывается сильное давление, поэтому к расчетам привлекают строительных инженеров и техников, чтобы в будущем исключить проблемы с деформацией.
Неправильное нахождение несущей способности почвы влечет неприятности в виде:
- ошибочного подсчета диаметра сваи, площади подошвы ленточного монолита, бетонной плиты;
- установки опоры в неплотные грунты, просадки строения;
- неправильного выбора отметки заглубления, выталкивания фундамента вспучивающимися грунтами.
В расчете применяют много коэффициентов, которые нужно точно определить в таблице, иначе фундамент будет запроектирован с ошибками, которые легко править на бумаге, но трудно устранить после возведения стен и кровли. Шатается коробка дома, прогибаются полы в результате чрезмерных усадок после неправильно установленных свай. В здании идут трещины по углам, перекашиваются оконные и дверные коробки в проемах, если сдвинется ленточный фундамент.
Несущая способность грунтов/фундамент | К-ДОМ
Закладка фундамента создает основу для строительства дома. Он является элементом, скрепляющим конструкцию стен, но главная его задача – преодолеть заглубление дома. Несмотря на кажущуюся плотность земли, не всякий грунт способен выдержать нагрузки от массы дома – даже небольшой индивидуальный дом весит порой несколько тонн.
Именно несущая способность грунта в основном определяет вид фундамента и способ его возведения.
«Иметь твердую почву под ногами» – это не фигура речи для строителей. Это основа всей системы закладки фундамента. Твердая, казалось бы, земля под ногами уступает силам, которые давят на нее при постройке даже небольшого и легкого на вид здания. В течение одного сезона построенный дом может заметно осесть, если фундамент под ним выполнен неправильно.
Расчет предельного давления на грунт для устойчивости дома зависит от многих факторов:
- Вес здания
- Площадь основания дома, давящего на землю
- Свойства грунта
- Глубина промерзания
- Глубина залегания подземных вод
Кроме изменений в толще грунта, связанных с давлением на него основания дома, сам грунт подвержен внутренним силам, приводящим в движения почвенные пласты – их называют пучинистостью грунта.
Самую большую нагрузку на грунт оказывает вес дома.
Он распределяется на каждую точку грунта в зависимости от площади соприкосновения основания дома с грунтом. Чем больше площадь, тем меньше удельное давление на грунт. Это мы хорошо знаем из опыта.Площадку, оказывающую давление на грунт, называют подошвой фундамента. Чем она больше, тем ниже давление на грунт при одном и том же весе дома.
Способность сопротивляться нагрузкам называют несущей способностью грунта.
Соответственно, определены два пути уменьшения общего давления, оказывающего основанием здания на грунт – увеличение площади давления или увеличение точек соприкосновения основания с грунтом. Площадь соприкосновения определяется типом фундамента – монолитной плиты, ленты по периметру дома или отдельных столбов.
Сопротивление грунта нагрузкам для разных видов фундамента. а — плитный, б — ленточный, в — свайныйСлой почвы, на которую давит фундамент, называют несущим слоем. Давление, оказываемое на верхний несущий слой, передается и на пласты, лежащие ниже.
Поэтому необходимо учитывать их структуру и несущую способность.
В связи с тем, что зимой земля промерзает, а летом – оттаивает, это тоже учитывается в расчете несущей способности грунта.
2. Структура грунта и физические характеристикиГрунт состоит из трех компонентов: твердых частиц, воды и газа. Твердые частицы в основном определяют свойства грунта, а водяные и газовые составляющие могут их существенно изменять. Твердые частицы в почве образуют губчатую структуру. Чем плотнее они сами и чем плотнее они прилегают друг к другу, чем выше сила их сцепления, тем плотнее грунт в целом. Плотность своеобразной «губки» увеличивается с глубиной залегания – верхние слои оказывают давление на нижние. Однако этот фактор не столь существенен на тех глубинах, на которые закладывается фундамент.
Вода в состав грунта попадает из атмосферы (дождь, таяние снега) или поднимается из глубинных источников, благодаря капиллярному строению почвы.
Чем выше залегание грунтовых вод, тем насыщеннее водой верхний слой грунта.Воздух заполняет пористую структуру грунта – чем рыхлее почва, тем больше в ней воздуха.
Для исследования грунтов берут в расчет их физические и механические характеристики. Физические:
- Плотность самих частиц
- Плотность «губки»
- Влажность
- Пористость
- Пластичность
Механические:
- Удельная деформация
- Удельное сцепление частиц
- Угол внутреннего трения
Структура почв существенно зависит от геологической истории данной местности. По общепринятой теории, затвердевание Земли привело к образованию монолитного слоя литосферы, который впоследствии разрушался под действием атмосферы (ветра, дождя, солнца, колебаний температуры) – вплоть до образования из горного монолита мельчайших частиц.
Этапы такого разрушения целостных пород и отразились в разных свойствах конкретного участка земной поверхности.
Грунты подразделяют на:
- Скальные – массив горных пород с высокой плотностью. Монолитен и несжимаем.
- Крупнообломочные – смесь крупных камней и частиц, с включением мелких. Обладает высокой пористостью и малой сжимаемостью.
- Песчаные – состоят из мелких твердых частиц, практически не связанных между собой. Отличаются высокой сыпучестью и плотностью в объеме.
- Глинистые – состоят из самых мелких (мелкодисперсных) частиц (менее 0,1 мм в сечении), сильно связанных между собой за счет сил поверхностного натяжения присутствующей в их толще воды. Характеризуются высокой сжимаемостью и пластичностью.
Строительство в основном ведется на песчаных и глинистых грунтах. Скальные породы вообще не требуют фундамента, но они и непригодны для земледелия.
Мы подробнее рассмотрим наиболее распространенные типы грунтов, на которых обычно ведется строительство домов.
Песчаные грунты подразделяются на несколько категорий, в зависимости от размера составляющих их частиц:
- Гравелистый песок – с песчинками от 0,25 до 5 мм
- Крупный песок – с частицами от 0,25 до 2 мм
- Средний песок – 0,1 – 1 мм
- Мелкий, пылевидный песок – с частицами менее 0,1 мм
В свою очередь глинистые грунты подразделяются на:
- Супеси – содержащие до 10% глинистых частиц, хорошо крошатся.
- Суглинки – с содержанием глинистых частиц от 10 до 30%. Имеют высокую пластичность и хорошее сцепление. Крошатся при высыхании.
- Глины – с наибольшим содержанием мелкодисперсных частиц. Высокопластичны, и как раз являются материалом для работы скульпторов, так как не разрушаются при затвердевании. В то же время достаточно плотны при высыхании.
Основной характеристикой грунта под строительства является его несущая способность. Она показывает, какую удельную нагрузку способен выдержать грунт, то есть какая площадь грунта выдержит определенный вес без разрушения и проседания. Измеряется несущая способность в кг/см2 или тн/м2
Приведем соответствующие параметры для некоторых видов грунта
- Гравелистый песок – 5-6
- Средний песок – 4-5
- Мелкий песок – 3-4
- Супесь сухая – 2,5-3
- Супесь влажная – 2-2,5
- Суглинки сухие – 2-3
- Суглинки влажные – 1-3
- Глины сухие 2,5-6
- Глины влажные 1-4
Из этих параметров видим влияние влажности на прочность грунта.
Это приводит к необходимости учитывать глубину залегания подземных вод, сильно влияющих на влажность почвы. Другими словами, при расчете фундамента следует учитывать не только сам вид грунта, но его поведение при увлажнении. Это касается обильных осадков, а также явлению, которому нужно уделить особое внимание – пучинистости грунта, т.е. увеличению его удельного объема при замерзании до отрицательных температур.
Как правило, до строительства дома проводят изыскания, показывающие, какой грунт преобладает на участке. Выбор способа установки фундамента зависит в том числе и с учетом вида грунта. Упустить этот этап с планировании дома – рисковать в будущем целостностью всей конструкции.
Как Определить Несущую Способность Грунта
Несущая способность грунта — важнейшая характеристика участка будущего строительства.
Она отображает возможность выдержать вес здания, который передается через фундамент. Чем ниже данный показатель, тем хуже выносится нагрузка. Следовательно — тем большей должна быть фундаментная подушка строения.
Определение свойств почвы проводится путем анализа образцов, отобранных на строительной площадке. Ошибки в расчетах становятся причиной проседания здания и появления трещин. Но есть один эффективный и проверенный годами метод — профессиональные исследования с использованием современного оборудования. Работы выполняются согласно нормативам государственных строительных норм, а значит — полученные результаты отображают объективную картину. В этой статье рассмотрим факторы, влияющие на данный параметр, и нюансы его определения.
От чего зависит несущая способность грунтов?
На эту характеристику влияет нескольких важных показателей:
- тип грунта;
- пористость и плотность;
- влажность в течение года;
- расположение подземных вод.
Структурно все породы, помимо скальных, представляют собой отдельные твердые частицы с порами между ними. Значительные внешние нагрузки приводят к уменьшению объема земли и ее усадке. Поэтому, чем меньше размер пор и плотнее материал, тем выше его несущие характеристики. Плотные слои практически не подвергаются усадке и легко выдерживают даже тяжеловесные высотные здания. Если подобное строение планируется возвести на «слабом» участке, необходимо предусмотреть большую глубину свай. Поскольку по мере заглубления плотность породы растет за счет давления вышерасположенных слоев. И основание такой сваи получит достаточно надежный упор.
Однако, как показывает практика, наибольшее влияние на состояние грунта оказывают подземные воды. Ведь свойства сухой и пропитанной влагой почвы могут значительно отличаться. Исключением является лишь песок, состоящий из средних и крупных фракций. Таким образом, перед началом проектирования нужно провести исследование территории.
Для этого по краям и в центре участка бурятся скважины глубиной 2,5 метра. Спустя несколько часов в них появляется вода, после чего деревянной рейкой замеряется расстояние до ее верхнего уровня. Если оно превышает глубину промерзания почвы данной местности, можно не опасаться таких явлений, как пучение грунта. Если же подземные воды расположены близко к поверхности, необходимо предусмотреть достаточное заглубление фундамента. Это могут быть железобетонные сваи или же ленточный фундамент глубокого заложения.
Стоит учесть, что в разных точках площадки положение подземных вод может значительно меняться. Поэтому все последующие расчеты проводятся для самого невыгодного варианта — максимального УГВ (уровень грунтовых вод).
Какие бывают типы грунтов?
Они делятся на основные группы: скальные и нескальные. Благодаря жесткой структуре скальные слои отличаются высокой плотностью. Они не промерзают и не размываются. Вторая же группа не имеет жесткой структуры и подразделяется на несколько видов:
- Глинистые. Цвет варьируется от желтоватого до коричневого. На 30% и более состоят из мелких глинистых частиц. Несущая способность глины при условии утрамбованости и глубоких подземных вод — хорошая. Относятся к пучинистым, т. е. в холодное время года способны увеличиваться в объеме.
- Суглинки. Смесь песка и глины, которая занимает от 10% до 30%. При однородности земли и низком уровне залегания грунтовых вод отличаются высокой надежностью. Промерзают меньше глинистых почв.
- Супеси. Песчаная основа с включением от 5% до 10% глины. Характеризуются высокой пористостью и предрасположенностью к плывучести.
- Песчаные. Состоят из зерен песка разной крупности — средней с фракциями до 2,5 мм и крупной с частичками диаметром до 5 мм. Хорошо пропускают воду благодаря чему практически не подвержены пучению. Характеризуются быстрой усадкой и дальнейшим стабильным состоянием с хорошими несущими свойствами. Для участка под строительство предпочтительнее крупнозернистые пески.
- Торфяные. Неустойчивая почва, сильно впитывает влагу и вспучивается при морозах. Отличается значительной и длительной усадкой, а также сильными сдвигами по горизонтали. Чаще всего требует глубоких свай до уровня устойчивых слоев.
- Гравийные. Наблюдаются твердые вкрапления в виде гравия размером с небольшой грецкий орех.
- Гальковые (щебенистые). Большую часть составляют крупные обломки горных пород размером с большой орех.
Цвет варьируется от желтоватого до коричневого. На 30% и более состоят из мелких глинистых частиц. Несущая способность глины при условии утрамбованости и глубоких подземных вод — хорошая. Относятся к пучинистым, т. е. в холодное время года способны увеличиваться в объеме.
Как определить вид грунта?
Для принятия правильных проектных решений необходимо, чтобы этой задачей занялись специалисты во время геодезических исследований. Инженеры нашей компании проводят необходимые изыскания и анализ грунта с использованием высокоточного лабораторного оборудования. Плотность несвязных слоев определяется методом режущего кольца, а связных — парафинированием. Первый метод состоит в отборе образца при помощи специального пробоотборного кольца. Далее он спрессовывается, взвешивается и производится расчет согласно нормативным документам.
Для второго метода образец объемом 0,5 м3 покрывается парафином. Его вес определяется путем помещения в воду и замера объема вытесненной жидкости. После чего производится расчет с применением нормативных формул.
Для предварительной оценки участка можно воспользоваться упрощенным методом. Для этого следует взять образец с глубины около двух метров. После чего некоторые породы легко распознаются по внешнему виду. Так, скалистые состоят из сплошного камня. А торфяные представляют собой характерную рыхлую болотистую почву. Для самостоятельного определения остальных типов следует размочить образец в воде. Далее попытаться скатать и сплющить небольшой шарик. Глина легко лепится и при попытке раздавить не образует трещин. Суглинок также удачно скатывается в шарик, но при расплющивании образуются трещинки. Супесь начинает ломаться при попытке раскатать шарик, а из песка никакую фигуру слепить не удастся. Кроме того, в нем явно различаются отдельные песчинки, которые хорошо ощущаются ладонями при попытке что-то слепить.
Еще один характерный признак — степень загрязнения рук. Чем выше содержание глинистых частиц, тем сильнее они запачкаются.
Однако стоит еще раз отметить, что результат такого кустарного анализа не может использоваться для проектирования и строительства.
Как определить содержание разных фракций в породе?
Для примерного определения содержания различных фракций необходимо следующее:
- Отобранный образец поместить в банку на четверть ее объема.
- Долить в емкость чистой воды до 3/4 высоты.
- Добавить в банку 1 ч. л. любого жидкого моющего средства для посуды.
- Закрыть банку и активно встряхивать в течение примерно 10 минут.
- Спустя минуту отстаивания отметить маркером уровень песка.
- Спустя два часа покоя отметить уровень ила.
- После достижения прозрачности жидкости (2–7 дней) отметить уровень глины.
Далее следует определить толщину каждого слоя. К примеру, верхний уровень песка оказался ну высоте 7 см, ила — 8 см, глины — 10 см.
Тогда при общей высоте осадка 10 см толщина слоя песка составит 7 см, ила — 1 см, а глины — 2 см. То есть в исходном образце содержалось 70% песка, 10% ила и 20% глины. Вероятнее всего, это — суглинки. Однако окончательный и максимально точный результат может дать только лабораторное исследование.
Расчет несущей способности породы
Нормативные данные для определения несущей способности грунтов — таблицы государственных строительных норм Украины ДБН В.2.1-10-2009 «Основы и фундаменты сооружений». Например, при расчете обязательно нужно учитывать сопротивление почвы.
Таблица 1 — Расчетное сопротивление гравийных и гальковых грунтов
| Вид | Расчетное сопротивление, кПа |
| Гальковые с песчаным заполнением | 600 |
| Гальковые с глинистым заполнением | 400-450 |
| Гравийные с песчаным заполнением | 500 |
| Гравийные с глинистым заполнением | 350-400 |
Таблица 2 — Расчетное сопротивление плотных песков
| Вид | Расчетное сопротивление, кПа |
| Крупные | 600 |
| Средние | 500 |
| Мелкие | 300-400 |
| Пылеобразные | 150-300 |
Таблица 3 — Расчетное сопротивление глинистых непроседающих грунтов
| Вид | Расчетное сопротивление, кПа |
| Супеси | 250-300 |
| Суглинки | 200-300 |
| Глина | 250-600 |
В таблице 3 расчетное сопротивление варьирует в зависимости от коэффициента пористости породы.
Дальнейший расчет несущей способности фундамента также производится в соответствии с формулами в данном нормативном документе.
При обнаружении слабых несущих свойств могут предусматриваться различные мероприятия. Например, осушение участка строительства или устройство грунтовой подушки из гравия, песка и прочего. Также может использоваться уплотнение или закрепление грунта. Последнее проводится путем нагнетания силикатов, карбидных смол или битумной эмульсии.
Чтобы избежать неправильного определения характеристик почвы, неверно подобранного сечения или глубины свай, есть один действительно надежный метод — профессиональное исследование участка строительства. Поэтому рекомендуется воспользоваться помощью специалистов, которые гарантируют высокое качество, точность и оперативность проведения всех анализов и расчетов. Наша компания обладает огромным опытом в проведении геодезических и геологических изысканий. Поэтому мы с уверенностью предлагаем своим клиентам полный перечень услуг с гибкой ценовой политикой.
5 / 5 ( 6 голосов )
Несущая способность грунта — Диаграмма давления подшипника
Помимо обеспечения ровной платформы для опалубки или кирпичной кладки, опоры распределяют вес дома, чтобы почва могла выдержать нагрузку. Нагрузка распространяется внутри самого основания под углом примерно 45 градусов, а затем распространяется в почве под более крутым углом, больше похожим на 60 градусов от горизонтали.
По мере расширения нагрузки под опорой давление на почву уменьшается. Грунт непосредственно под основанием принимает наибольшую нагрузку, поэтому его следует тщательно утрамбовать.
Найдите ближайших подрядчиков по изготовлению плит и фундаментов, которые помогут с вашими опорами.
Поскольку нагрузка распределяется, давление на почву наибольшее прямо под опорой. К тому времени, когда мы опускаемся ниже основания на расстояние, равное ширине основания, удельное давление на грунт упало примерно наполовину.
Спуститесь еще раз на ту же дистанцию, и давление упадет на две трети. Так что почва прямо под основанием является наиболее критичной и, как правило, наиболее подверженной злоупотреблениям.
Когда мы выкапываем опоры, зубья ведра взбалтывают почву и подмешивают в нее воздух, уменьшая ее плотность. Также грунт с насыпи может попасть в траншею. Рыхлый грунт имеет гораздо меньшую несущую способность, чем исходный.
Вот почему так важно уплотнять дно траншеи. Используйте уплотнитель с виброплитой для песчаных или гравийных грунтов и уплотнитель с прыгающим домкратом для ила или глины (дополнительные сведения об оборудовании для уплотнения см. В этом руководстве по основанию и основанию).Если вы не уплотняете эту почву, вы можете получить 1/2 дюйма заселения всего на первых 6 дюймах почвы.
Если вы копаете слишком глубоко и заменяете почву для восстановления качества, вы добавляете обратно почву, которая расширилась на 50%. Под нагрузкой он снова уплотняется и вызывает оседание.
Поэтому, когда вы заменяете материал в траншее, тщательно уплотняйте его или используйте крупный гравий. Гравий размером полтора дюйма или больше практически самоуплотняется при его укладке. Под весом деревянного дома он не осядет в значительной степени.
Узнайте, как перекрывать мягкие участки почвы.
Таблица грузоподъемности грунта
| Класс материалов | Несущее давление (фунтов на квадратный фут) |
|---|---|
| Кристаллическая коренная порода | 12 000 |
| Осадочные породы | 6 000 |
| Песчаный гравий или гравий | 5 000 |
| Песок, илистый песок, глинистый песок, илистый гравий, и глинистый гравий | 3 000 |
| Глина, песчанистая глина, илистая глина и глинистый ил | 2 000 |
Источник: Таблица 401.
4.1; Кодекс CABO для проживания одной и двух семей; 1995.
Свойства грунта и подшипник
Тип и плотность естественной почвы также важны. Международный Строительный Кодекс, как и Кодекс CABO до него, перечисляет предполагаемую несущую способность для различных типов грунтов. Очень мелкие почвы (глины и илы) обычно имеют меньшую емкость, чем крупнозернистые почвы (пески и гравий).
Однако некоторые глины или илы имеют более высокую несущую способность, чем значения в кодовых таблицах.Если вы проведете испытание почвы, вы можете обнаружить, что у вас более плотная глина с гораздо более высокой несущей способностью. Механическое уплотнение почвы также может повысить ее несущую способность.
Определение несущей способности на площадке
Проверить плотность почвы в траншее для фундамента с помощью пенетрометра. Несущая способность вашей почвы поможет вам определить, нужен ли вам неглубокий или глубокий фундамент. Прочность грунта непосредственно под основанием, где сосредоточены нагрузки, имеет решающее значение для производительности фундамента.
Вы можете получить довольно хорошее представление о несущей способности грунта на дне траншеи, используя ручной пенетрометр. Это карманное устройство представляет собой подпружиненный зонд, который оценивает давление, которое может выдержать почва, и откалиброван для получения показаний в тоннах на квадратный фут. Один из них должен быть у каждого подрядчика и строительного инспектора. Это поможет вам избежать множества неприятностей.
Несущая способность почвы
Какова несущая способность почвы?Что означает «несущая способность почвы»? Это важно, потому что всякий раз, когда груз размещается на земле, например, от фундамента здания, крана или подпорной стены, земля должна иметь способность выдерживать его без чрезмерной осадки или разрушения.
Молотый кофе «Спросите Эндрю».
Эпизод 4: Эндрю Лис объясняет, что означает несущая способность.
В двух словах, несущая способность — это способность почвы выдерживать нагрузки, прикладываемые к поверхности земли. Это зависит в первую очередь от типа грунта, его прочности на сдвиг и плотности. Также это зависит от глубины заделки груза — чем глубже он заложен, тем больше несущая способность. При недостаточной несущей способности грунт может быть улучшен или, в качестве альтернативы, нагрузка может быть распределена по большей площади, так что приложенное к грунту напряжение снижается до приемлемого значения, меньшего, чем несущая способность.Это может быть достигнуто, например, с помощью фундаментов из железобетона. В случае рабочих платформ для кранов и свайных установок улучшенное распределение нагрузки обеспечивается гранулированной платформой, производительность которой может быть дополнительно улучшена за счет механической стабилизации с использованием георешеток Tensar.
- Предельная несущая способность: Максимальное вертикальное давление, которое может быть приложено к поверхности земли, при котором в поддерживающем грунте развивается механизм разрушения при сдвиге
- Допустимая несущая способность: это максимальная несущая способность, разделенная на соответствующие коэффициенты безопасности; коэффициенты могут быть дополнительно увеличены, чтобы надлежащим образом ограничить взаиморасчеты.
Как рассчитать несущую способность глинистых грунтов
Метод расчета во многом зависит от типа почвы. В насыщенных глинах и других мелкозернистых почвах несжимаемая поровая вода поддерживает первоначально приложенные нагрузки, повышая давление поровой воды в почве под приложенной нагрузкой. Низкая проницаемость глины означает, что поровая вода течет, давление рассеивается, скелет почвы сжимается, а поверхность земли оседает.Это означает, что глины, как правило, более уязвимы к снижению несущей способности в краткосрочной перспективе, прежде чем исчезнет избыточное давление поровой воды и возрастет эффективное напряжение. Хотя все это кажется довольно сложным, метод расчета кратковременной несущей способности в глинах является относительно простым и линейным, поскольку обычно предполагается единое однородное значение недренированной прочности на сдвиг, не изменяемое приложенной нагрузкой. Долговременная несущая способность глин обычно выше, поэтому редко бывает критичной, но может быть рассчитана с использованием того же метода, что и для песков.
Как рассчитать несущую способность сыпучих грунтов
Несущая способность песков и гравия обычно не критична при проектировании, потому что они относительно высоки, а эффективные напряжения в грунте сразу же увеличиваются под воздействием нагрузки из-за их высокой проницаемости. Для этого не потребуются месяцы или годы, как в обычной глинистой почве. Только рыхлый песок с высоким уровнем грунтовых вод при сосредоточенной нагрузке (например, свайная установка) может иметь проблемы с несущей способностью.В большинстве случаев расчет определяет дизайн. Расчет несущей способности в зернистых грунтах, таких как пески, является более сложным, поскольку он зависит от эффективного напряжения по предполагаемому механизму разрушения, которое изменяется в зависимости от глубины и плотности грунта, а также из-за самой приложенной нагрузки. Дилатансия песка при стрижке тоже усложняет дело.
Методы расчета несущей способности
Методы расчета для обоих типов грунта выведены для упрощенного геометрического случая бесконечно длинной полосовой нагрузки с вертикальной нагрузкой и горизонтальной поверхностью грунта.
Затем могут быть введены 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 несущей способности двух слоев, т.е. нагрузки крана или сваебойной установки прикладываются к поверхности плотного гранулированного слоя, лежащего над более слабым земляным полотном из глины или песок, например. Здесь невозможно применить обычные методы расчета, но компания Tensar разработала полностью проверенный метод расчета T-значения, чтобы учесть эту конкретную ситуацию и представить преимущества механической стабилизации с использованием георешеток Tensar научно обоснованным способом.
Есть животрепещущий вопрос о инженерно-геологических изысканиях?
Почему бы не написать нам письмо по адресу [email protected], и ответ на ваш вопрос может быть включен в будущий выпуск «Молотого кофе»!
Как рассчитать несущую способность грунта
Обновлено 28 декабря 2020 г.
Автор С. Хуссейн Атер
Несущая способность грунта определяется уравнением
Q_a = \ frac {Q_u} { FS}
, где Q a — допустимая несущая способность (в кН / м 2 или фунт / фут 2 ), Q u — предельная несущая способность ( в кН / м 2 или фунт / фут 2 ), а FS — коэффициент безопасности.Предел несущей способности Q и является теоретическим пределом несущей способности.
Подобно тому, как Пизанская башня наклоняется из-за деформации почвы, инженеры используют эти расчеты при определении веса зданий и домов. Когда инженеры и исследователи закладывают фундамент, они должны убедиться, что их проекты идеально подходят для той почвы, которая поддерживает их. Несущая способность — это один из методов измерения этой прочности. Исследователи могут рассчитать несущую способность почвы, определив предел контактного давления между почвой и помещенным на нее материалом.
Эти расчеты и измерения выполняются на проектах, касающихся фундаментов мостов, подпорных стен, плотин и подземных трубопроводов. Они полагаются на физику почвы, изучая природу различий, вызванных давлением поровой воды материала, лежащего в основе фундамента, и межкристаллитным эффективным напряжением между самими частицами почвы. Они также зависят от жидкостной механики пространства между частицами почвы. Это объясняет растрескивание, просачивание и сопротивление сдвигу самой почвы.
В следующих разделах более подробно рассматриваются эти вычисления и их использование.
Формула несущей способности грунта
Фундаменты мелкого заложения включают ленточные, квадратные и круглые фундаменты. Глубина обычно составляет 3 метра, что позволяет получить более дешевые, реалистичные и легко переносимые результаты.
Теория предельной несущей способности Терзаги предполагает, что вы можете рассчитать предельную несущую способность для неглубоких сплошных фундаментов Q u с
Q_u = cN_c + gDN_q + 0.
5gBN_g
, где c — это сцепление почвы (в кН / м 2 или фунт / фут 2 ), г — эффективный удельный вес почвы (в кН / м 3 или фунт / фут 3 ), D — это глубина опоры (в метрах или футах), а B — ширина опоры (в метрах или футах).
Для неглубоких квадратных фундаментов уравнение: Q u с
Q_u = 1,3cN_c + gDN_q + 0,4gBN_g
, а для неглубоких круглых фундаментов уравнение
Q_u = 1.{2 \ pi (0,75- \ phi ‘/ 360) \ tan {\ phi’}}} {2 \ cos {(2 (45+ \ phi ‘/ 2))}}
N c Равно 5,14 для ф ‘= 0 и
N_C = \ frac {N_q-1} {\ tan {\ phi’}}
для всех других значений ф ‘, Ng :
N_g = \ tan {\ phi ‘} \ frac {K_ {pg} / \ cos {2 \ phi’} -1} {2}
K pg получается из графического представления величин и определение того, какое значение K pg учитывает наблюдаемые тенденции.
Некоторые используют N г = 2 (N q +1) tanф ‘/ (1 + .4sin4 ф’) в качестве приближения без необходимости вычисления K pg .
Могут быть ситуации, в которых почва проявляет признаки местного разрушения при сдвиге . Это означает, что прочность грунта не может показать достаточную прочность для фундамента, потому что сопротивление между частицами в материале недостаточно велико. В этих ситуациях предельная несущая способность квадратного фундамента составляет Q u =.867c N c + g DN q + 0,4 g BN g , сплошной фундамент i s Qu = 2 / 3c Nc + g D Nq + 0,5 g B Ng и круглый фундамент равен Q u = 0,867c N c + g DN q + 0,3 г BN g .
Методы определения несущей способности грунта
Фундаменты глубокого заложения включают основания опор и кессоны.
Уравнение для расчета предельной несущей способности этого типа грунта: Q u = Q p + Q f , где Q u — предельная несущая способность (в кН / м 2 или фунт / фут 2 ), Q p — теоретическая несущая способность конца фундамента (в кН / м 2 или фунт / фут 2 ) и Q f — теоретическая несущая способность из-за трения вала между валом и почвой.Это дает вам другую формулу для несущей способности грунта
Вы можете рассчитать теоретическую концевую несущую способность фундамента Q p как Q p = A p q p В которой Q p — теоретическая несущая способность концевого подшипника (в кН / м 2 или фунт / фут 2 ) и A p — эффективная площадь наконечник (в метрах 2 или в футах 2 ).
Теоретическая несущая способность несвязных грунтов q p составляет qDN q , а для связных грунтов 9c, (оба в кН / м 2 или фунт / фут 2 ). D c — критическая глубина для свай в рыхлом иле или песках (в метрах или футах). Это должно быть 10B для рыхлых илов и песков, 15B для илов и песков средней плотности и 20B для очень плотных илов и песков.
Для фрикционной способности обшивки (вала) свайного фундамента теоретическая несущая способность Q f составляет A f q f для одного однородного слоя грунта и pSq f L для более чем одного слоя почвы. В этих уравнениях A f — эффективная площадь поверхности ствола сваи, q f — kstan (d) , теоретическая единица фрикционной способности для несвязных грунтов. (в кН / м 2 или фунт / фут), где k — боковое давление грунта, с — эффективное давление покрывающих пород и d — угол внешнего трения (в градусах). ). S — это сумма различных слоев почвы (т.е. a 1 + a 2 + …. + a n ).
Для илов эта теоретическая емкость составляет c A + kstan (d) , где c A — адгезия. Он равен c, — сцепление грунта для грубого бетона, ржавой стали и гофрированного металла. Для гладкого бетона значение .8c от до c , а для чистой стали — от . 5c до . 9c . p — периметр поперечного сечения сваи (в метрах или футах). L — эффективная длина сваи (в метрах или футах).
Для связных грунтов q f = as u , где a — коэффициент сцепления, измеряемый как 1-.1 (S uc ) 2 для S uc менее 48 кН / м 2 где S uc = 2c — прочность на неограниченное сжатие (в кН / м 2 или фунт / фут 2 ) .Для S uc больше этого значения, a = [0,9 + 0,3 (S uc — 1)] / S uc .
Что такое фактор безопасности?
Коэффициент запаса прочности варьируется от 1 до 5 для различных целей. Этот фактор может учитывать величину повреждений, относительное изменение шансов, что проект может потерпеть неудачу, сами данные о грунте, построение допусков и точность расчетных методов анализа.
Для случаев разрушения при сдвиге коэффициент запаса прочности изменяется от 1.2 к 2,5. Для плотин и насыпей коэффициент запаса прочности составляет от 1,2 до 1,6. Для подпорных стен — от 1,5 до 2,0, для шпунтовых свай — от 1,2 до 1,6, для раскосных котлованов — от 1,2 до 1,5, для опор с разбросом по сдвигу — от 2 до 3, для опор из матов — от 1,7 до 2,5. Напротив, в случаях нарушения просачивания, когда материалы просачиваются через небольшие отверстия в трубах или других материалах, коэффициент безопасности колеблется от 1,5 до 2,5 для подъема и от 3 до 5 для трубопроводов.
Инженеры также используют практические правила для коэффициента безопасности, равного 1.5 для подпорных стен, которые переворачиваются гранулированной засыпкой, 2,0 для связной засыпки, 1,5 для стен с активным давлением грунта и 2,0 для стен с пассивным давлением грунта. Эти факторы безопасности помогают инженерам избежать отказов, связанных со сдвигом и просачиванием, а также тем, что почва может смещаться в результате нагрузки на нее.
Практические расчеты несущей способности
Вооружившись результатами испытаний, инженеры рассчитывают, какую нагрузку может безопасно выдержать почва. Начиная с веса, необходимого для срезания почвы, они добавляют коэффициент безопасности, поэтому конструкция никогда не прикладывает достаточно веса для деформации почвы.Они могут регулировать площадь основания и глубину фундамента, чтобы оставаться в пределах этого значения. В качестве альтернативы они могут сжимать почву для увеличения ее прочности, например, используя каток для уплотнения рыхлого насыпного материала для дорожного полотна.
Методы определения несущей способности грунта предполагают максимальное давление, которое фундамент может оказывать на грунт, так что приемлемый коэффициент безопасности против разрушения при сдвиге находится ниже основания и соблюдаются допустимые общие и дифференциальные осадки.
Предельная несущая способность — это минимальное давление, которое может вызвать разрушение опорного грунта при сдвиге непосредственно под фундаментом и рядом с ним. Они учитывают прочность на сдвиг, плотность, проницаемость, внутреннее трение и другие факторы при строительстве конструкций на грунте.
Инженеры руководствуются этими методами определения несущей способности грунта по своему усмотрению при выполнении многих из этих измерений и расчетов. Эффективная длина требует от инженера выбора того, где начать и где прекратить измерения.В качестве одного из методов инженер может выбрать использование глубины сваи и вычесть любые нарушенные поверхностные почвы или смеси грунтов. Инженер также может измерить ее как длину сегмента сваи в одном слое почвы, состоящем из многих слоев.
Что вызывает напряжение в почвах?
Инженеры должны учитывать почвы как смеси отдельных частиц, которые перемещаются относительно друг друга. Эти единицы грунта можно изучать, чтобы понять физику этих движений при определении веса, силы и других величин по отношению к зданиям и проектам, которые инженеры строят на них.
Разрушение при сдвиге может возникать в результате воздействий на грунт напряжений, которые заставляют частицы сопротивляться друг другу и рассеиваться таким образом, что это вредно для здания. По этой причине инженеры должны быть осторожны при выборе конструкций и грунтов с соответствующей прочностью на сдвиг.
Круг Мора может визуализировать касательные напряжения на плоскостях, относящихся к строительным проектам. Круг напряжений Мора используется в геологических исследованиях испытания грунтов. Он предполагает использование образцов грунта цилиндрической формы, в которых радиальные и осевые напряжения действуют на слои грунта, рассчитываемые с помощью плоскостей.Затем исследователи используют эти расчеты для определения несущей способности грунтов в фундаментах.
Классификация почв по составу
Физики и инженеры могут классифицировать почвы, пески и гравий по их размеру и химическому составу. Инженеры измеряют удельную поверхность этих компонентов как отношение площади поверхности частиц к массе частиц, что является одним из методов их классификации.
Кварц является наиболее распространенным компонентом ила, а также песка и слюды и полевого шпата.Глинистые минералы, такие как монтмориллонит, иллит и каолинит, образуют листы или структуры пластинчатой формы с большой площадью поверхности. Эти минералы имеют удельную поверхность от 10 до 1000 квадратных метров на грамм твердого вещества.
Эта большая площадь поверхности допускает химические, электромагнитные и ван-дер-ваальсовы взаимодействия. Эти минералы могут быть очень чувствительны к количеству жидкости, которая может проходить через их поры. Инженеры и геофизики могут определять типы глин, присутствующих в различных проектах, чтобы рассчитать влияние этих сил и учесть их в своих уравнениях.
Почвы с высокоактивными глинами могут быть очень нестабильными, поскольку они очень чувствительны к жидкости. Они набухают в присутствии воды и сжимаются в ее отсутствие. Эти силы могут вызвать трещины в физическом фундаменте зданий. С другой стороны, с материалами, представляющими собой глины с низкой активностью, которые образуются при более стабильной активности, гораздо проще работать.
Таблица несущей способности почвы
Geotechdata.info содержит список значений несущей способности почвы, которые вы можете использовать в качестве диаграммы несущей способности почвы.
Несущая способность грунта
Допустимая несущая способность: Максимальное давление, которое может быть приложено к грунту со стороны фундамента, чтобы выполнялись два требования:
- Приемлемый коэффициент запаса прочности от разрушения при сдвиге ниже фундамента
- Допустимая полная и дифференциальная уставка
Максимальная несущая способность: Минимальное давление, которое может вызвать разрушение опорного грунта при сдвиге непосредственно под фундаментом и рядом с ним.
Типовые значения несущей способности грунта
Для целей предварительного проектирования в стандарте BS 8004 [1] приведены типичные значения допустимой несущей способности, которые должны привести к адекватному коэффициенту безопасности на случай выхода из строя распределителя без учета установленных критериев [2].
| Тип почвы | Несущая способность (кПа) | Замечания |
| Плотный гравий или плотный песок и гравий | > 600 | Ширина фундамента не менее 1 м.Уровень грунтовых вод, по крайней мере, на глубине, равной ширине фундамента, ниже основания фундамента. |
| Плотный плотный гравий или песок и гравий средней плотности | 200-600 | – |
| Рыхлый гравий или рыхлый песок и гравий | <200 | – |
| Песок плотный | > 300 | – |
| Песок средней плотности | 100–300 | – |
| Очень жесткие валунные и твердые глины | 300–600 | Подвержены долгосрочному закреплению Элемент |
| Глины жесткие | 150–300 | – |
| Глины твердые | 75 -150 | – |
| Глины и илы мягкие | <75 | – |
| Глины и илы очень мягкие | – | – |
Предельная несущая способность для фундаментов мелкого заложения согласно Terzaghi
Расчетная несущая способность для фундаментов мелкого заложения может быть рассчитана с использованием соотношения, предложенного Терзаги [3]:
, а максимальная допустимая полезная нагрузка:
С коэффициентами несущей способности:
| Коэффициент | за доплату |
| коэффициент сцепления | |
| Коэффициент | собственный вес [4] |
| Коэффициент | собственный вес [5] |
и
| B, L, D | Ширина, длина и глубина фундамента, |
| сцепление, эффективный угол трения и эффективный удельный вес |
В случае прямоугольного фундамента члены приведенных выше соотношений должны быть умножены на соответствующие коэффициенты формы следующим образом [6]:
В случае, если нагрузки не применяются вертикально, необходимо также учитывать дополнительные факторы для наклонных нагрузок.
Таблица несущей способности почвы: скачать бесплатно
ССЫЛКИ
- BS 8004: (1986): Свод практических правил для фондов
- Крейг, Р. Ф. (1986), Механика грунтов, 4-е изд., ISBN 0-412-38430-2
- Тезаги, К. (1943): Теоретическая механика грунта, John Wiley and sons, Нью-Йорк, .
- Хансен, Дж. Б. (1968): пересмотренная расширенная формула несущей способности. Бюллетень Датского геотехнического института, No.28
- Мейерхоф, Г. Г. (1963). Некоторые недавние исследования несущей способности фундаментов. Канадский геотехнический журнал Vol. 1 № 1
- Терзаги, К. и Пек, Р. Б. (1967): Механика грунтов в инженерной практике (2-е изд.). Джон Вили и сыновья, Нью-Йорк,
Образец цитирования:
Geotechdata.info, Несущая способность почвы, http://geotechdata.info/parameter/bearing-capacity.html (по состоянию на 15 апреля 2015 г.).
Несущая способность грунта — Типы и расчеты — Геотехническая инженерия
🕑 Время считывания: 1 минута
Несущая способность грунта определяется как способность грунта выдерживать нагрузки, исходящие от фундамента.Давление, которое почва может легко выдержать под нагрузкой, называется допустимым опорным давлением. Виды несущей способности грунта Ниже приведены некоторые типы несущей способности грунта:1. Предельная несущая способность (q
u ) Общее давление на основание фундамента, при котором грунт разрушается, называется предельной несущей способностью.2. Предел несущей способности (q
nu ) Если пренебречь давлением покрывающих пород из предельной несущей способности, мы получим чистую предельную несущую способность. Где = удельный вес грунта, D f = глубина фундамента3. Чистая безопасная несущая способность (q
нс ) Если рассматривать только разрушение при сдвиге, конечная полезная несущая способность, разделенная на определенный коэффициент безопасности, даст чистую безопасную несущую способность.q нс = q nu / F
Где F = коэффициент безопасности = 3 (обычное значение)4. Полная допустимая несущая способность (q
с ) Если предельную несущую способность разделить на коэффициент безопасности, получится полная безопасная несущая способность.q s = q u / F
5. Чистое безопасное расчетное давление (q
np ) Давление, с которым грунт может выдерживать нагрузку без превышения допустимой осадки, называется чистым безопасным оседающим давлением.6. Допустимое полезное давление в подшипнике (q
na ) Это давление, которое мы можем использовать при проектировании фундаментов. Это равно чистому безопасному давлению в подшипнике, если q np > q нс. В обратном случае оно равно чистому безопасному расчетному давлению.Расчет несущей способности
Для расчета несущей способности грунта существует очень много теорий. Но все теории заменяются теорией несущей способности Терзаги.1. Теория несущей способности Терзаги
Теория несущей способности Терзаги полезна для определения несущей способности грунтов под ленточным фундаментом. Эта теория применима только к фундаментам мелкого заложения. Он рассмотрел некоторые предположения, которые заключаются в следующем.- Основание ленточного фундамента грубое.
- Глубина опоры меньше или равна ее ширине, т. Е. Неглубокая опора.
- Он пренебрег прочностью грунта на сдвиг над основанием фундамента и заменил его равномерной надбавкой. (Д ф )
- Нагрузка, действующая на опору, равномерно распределена и действует в вертикальном направлении.
- Он предположил, что длина основания бесконечна.
- Он считал уравнение Мора-Кулона определяющим фактором прочности почвы на сдвиг.
Нагрузка от опоры x вес клина = пассивное давление + сцепление x CB sin
Где P p = результирующее пассивное давление = (P p ) y + (P p ) c + (P p ) q (P p ) y — это , полученное с учетом веса клина BCDE и с учетом нулевого сцепления и надбавки.(P p ) c — это , полученный с учетом сплоченности и пренебрежением весом и надбавкой. (P p ) q получается с учетом доплаты и пренебрежением весом и связностью. Следовательно, Подставив, Итак, в итоге получаем q u = c’N c + y D f N q + 0,5 y B N y Вышеприведенное уравнение называется уравнением несущей способности Терзаги. Где q u — предельная несущая способность, а N c , N q , N y — коэффициенты несущей способности Терзаги.Эти безразмерные коэффициенты зависят от угла сопротивления сдвигу (). Уравнения для определения коэффициентов несущей способности: Где Kp = коэффициент пассивного давления грунта. Коэффициенты несущей способности при общем разрушении при сдвиге для различных значений приведены в таблице ниже.| Nc | Nq | Ny | |
| 0 | 5,7 | 1 | 0 |
| 5 | 7.3 | 1,6 | 0,5 |
| 10 | 9,6 | 2,7 | 1,2 |
| 15 | 12,9 | 4,4 | 2,5 |
| 20 | 17,7 | 7,4 | 5 |
| 25 | 25,1 | 12,7 | 9,7 |
| 30 | 37,2 | 22,5 | 19,7 |
| 35 | 57.8 | 41,4 | 42,4 |
| 40 | 95,7 | 81,3 | 100,4 |
| 45 | 172,3 | 173,3 | 297,5 |
| 50 | 347,5 | 415,1 | 1153,2 |
q u = c’N c + D f N q + 0.5 Б Н y
В соответствии с модификацией приведенного выше уравнения также даны уравнения для квадратных и круглых фундаментов, и они есть. Для квадратного фундаментаq u = 1,2 c’N c + D f N q + 0,4 B N y
Для круглой опорыq u = 1,2 c’N c + D f N q + 0,3 B N y
2.Теория несущей способности Хансена
Для связных грунтов значения, полученные с помощью теории несущей способности Терзаги, превышают экспериментальные значения. Но, тем не менее, он показывает те же значения для несвязных грунтов. Поэтому Хансен изменил уравнение, приняв во внимание факторы формы, глубины и наклона. По словам Хансенаq u = c’N c Sc dc ic + D f N q Sq dq iq + 0,5 B N y Sy dy 911 Где Nc, Nq, Ny = коэффициенты несущей способности Хансена. Sc, Sq, Sy = факторы формы dc, dq, dy = коэффициенты глубины ic, iq, iy = коэффициенты наклона Коэффициенты несущей способности рассчитываются по следующим уравнениям.Коэффициенты несущей способности Хансена для различных значений рассчитываются в таблице ниже.
| Nc | Nq | Нью-Йорк | |
| 0 | 5,14 | 1 | 0 |
| 5 | 6,48 | 1,57 | 0,09 |
| 10 | 8,34 | 2,47 | 0.09 |
| 15 | 10,97 | 3,94 | 1,42 |
| 20 | 14,83 | 6,4 | 3,54 |
| 25 | 20,72 | 10,66 | 8,11 |
| 30 | 30,14 | 18,40 | 18,08 |
| 35 | 46,13 | 33,29 | 40.69 |
| 40 | 75,32 | 64,18 | 95,41 |
| 45 | 133,89 | 134,85 | 240,85 |
| 50 | 266,89 | 318,96 | 681,84 |
| Форма опоры | SC | кв. | Sy |
| Непрерывный | 1 | 1 | 1 |
| Прямоугольный | 1 + 0.2B / L | 1 + 0,2 б / л | 1-0,4Б / л |
| Квадрат | 1,3 | 1,2 | 0,8 |
| Круглый | 1,3 | 1,2 | 0,6 |
| Коэффициенты глубины | Значения |
| постоянного тока | 1 + 0,35 (Д / Б) |
| dq | 1 + 0.35 (Д / В) |
| dy | 1,0 |
| Факторы наклона | Значения |
| ic | 1 — [H / (2 c B L)] |
| iq | 1 — 1,5 (В / В) |
| iy | (iq) 2 |
24 CFR § 3285.202 — Классификация грунтов и несущая способность. | CFR | Закон США
§ 3285.202 Классификация грунтов и несущая способность.
Классификация грунта и несущая способность грунта должны быть определены до того, как фундамент будет построен и закреплен. Классификация грунта и несущая способность должны определяться одним или несколькими из следующих методов, если несущая способность грунта не установлена, как разрешено в параграфе (f) этого раздела:
(а) Испытания почвы.Испытания грунта в соответствии с общепринятой инженерной практикой; или же
(б) Почвенные записи. Записи о почве применимого LAHJ; или же
(c) Классификация почв и несущая способность. Если класс грунта или несущая способность не может быть определен с помощью испытаний или записей грунта, но его тип может быть идентифицирован, можно использовать классификацию грунта, допустимые давления и значения крутящего момента, указанные в таблице к § 3285.202.
(d) Карманный пенетрометр; или же
(e) Вместо определения несущей способности грунта с использованием методов, показанных в таблице, может использоваться допустимое давление 1500 фунтов на квадратный фут, если информация для конкретного участка не требует использования более низких значений, основанных на классификации и типе грунта. .
(f) Если кажется, что почва состоит из торфа, органических глин или неуплотненного грунта, или имеет необычные условия, зарегистрированный профессиональный геолог, зарегистрированный профессиональный инженер или зарегистрированный архитектор должны определить классификацию почвы и максимально допустимую несущую способность почвы. вместимость.
| Классификация почв | Описание почвы | Допустимая опора грунта давление (psf) | Счетчик ударов ASTM D 1586-99 | Датчик крутящего момента значение (дюйм-фунт) — | |
|---|---|---|---|---|---|
| Классификационный номер | ASTM D 2487-00 или Д 2488-00 (зарегистрировано Ссылка , см. § 3285.4) | ||||
| 1 | Камень или твердая сковорода | 4000 + | |||
| 2 | GW, GP, SW, SP, GM, SM | Гравий и гравий песчаный; очень плотные и / или цементированные пески; гравий / булыжники; предварительно загруженные илы, глины и кораллы | 2000 | 40 + | Более 550. |
| 3 | GC, SC, ML, CL | Песок; илистый песок; глинистый песок; пылеватый гравий; пески средней плотности; песчано-гравийный; и очень плотный ил, песчаные глины | 1500 | 24–39 | 351-550. |
| 4A | CG, MH | Пески рыхлые и средней плотности; устойчивы к твердым глинам и илам; аллювиальные насыпи | 1000 | 18–23 | 276-350. |
| 4Б | CH, MH | Песок рыхлый; твердые глины; аллювиальные насыпи | 1000 | 12-17 | 175-275. |
| 5 | OL, OH, PT | Заливка неуплотненная; торф; органические глины | См. 3285.202 (д) | 0-11 | Менее 175. |
Несущая способность — обзор
7.4 Несущая способность глубоких фундаментов
Несущая способность сваи, также называемая предельным сопротивлением или предельной нагрузкой, состоит из полностью развитого сопротивления вала (сопротивление сдвигу, создаваемое вдоль вала) и сопротивления схождения (сопротивление генерируется в основании сваи) в ответ на осевую нагрузку и может быть вычислено, как показано в формуле. (7.1).
(7.1) Ru = Rt + Rs = rtAt + rsAs
, где
R u = несущая способность сваи
R t
322
32
3 = сопротивление R с = сопротивление валаr t = единичное сопротивление пальцу стопы
r s
3т = площадь поперечного сечения носка сваи
A с = окружная площадь сваи
Относительная величина сопротивления вала и носка будет зависеть от геометрии сваи. свая, взаимодействие с грунтом и тип профиля геоматериала.В связных грунтах сопротивление вала, как правило, преобладает, тогда как в несвязных грунтах сопротивление пальцам формирует основную часть несущей способности сваи.
Различные подходы к определению несущей способности свай попадают в одну из пяти категорий:
- 1.
Статический анализ: рассмотрение механизма разрушения свай и применение параметров грунта в анализе эффективных или общих напряжений (ESA или TSA )
- 2.
Методы, использующие проникающие испытания на месте в качестве дополнительного подхода к статическому анализу — прямые или косвенные методы
- 3.
Полномасштабное испытание на статическую нагрузку сваи
- 4.
Динамический анализ (на основе анализа волнового уравнения) и испытание на динамическое нагружение [с помощью анализатора забивки сваи (КПК) или быстрого испытания нагрузки и анализа измерения]
- 5.
Численные методы, моделирование на основе различных структурных моделей грунта
Статический анализ определяет механизм разрушения свай и основан на теории несущей способности или расширения полости.Однако эти теории не учитывают эффекты сжимаемости грунта, изменение объема, связанное со сдвигом, и зависимость угла трения от среднего давления, а также дилатансию грунта. Следовательно, без соответствующего опыта или отсутствия адекватной инженерно-геологической оценки расчетные мощности могут быть ошибочными. Кроме того, сложность определения надежных и репрезентативных значений параметров грунта на месте с помощью лабораторных испытаний ставит под сомнение применимость традиционных подходов статического анализа к расчету и проектированию свайных фундаментов (Eslami and Fellenius, 1997; Randolph, 2000).
В качестве дополнительного инструмента к статическому анализу для определения несущей способности сваи можно реализовать методы испытаний на месте . В последние годы методы испытаний на месте показали более широкое использование для геотехнического проектирования. Это связано с быстрым развитием инструментов тестирования на месте, улучшенной оценкой реального поведения почв и последующим осознанием некоторых ограничений и недостатков традиционных лабораторных испытаний (Wroth, 1988).
Среди многих методов испытаний на месте для исследования площадки, стандартный тест на проникновение (SPT) и тест на проникновение конуса (CPT) более распространены для проектирования свай.SPT по-прежнему является наиболее часто используемым испытанием на месте во время инженерно-геологических изысканий. Однако существует много проблем и ограничений для использования SPT в отношении интерпретации и воспроизводимости. Напротив, CPT прост, быстр, относительно экономичен и обеспечивает непрерывную запись с глубиной. Результаты поддаются интерпретации как на эмпирической, так и на аналитической основе. Таким образом, CPT становится предпочтительным типом испытаний на проникновение для анализа свай.
Из-за сходства между CPT и сваями, а также преимуществ CPT как полезного инструмента геотехнических исследований, оценка емкости сваи по данным CPT была одним из первых применений конусного пенетрометра.Важно отметить, что во время исследований площадки, особенно в сложных или проблемных подземных условиях, зондирование CPT обеспечивает непрерывные записи в глубину, что является большим источником данных, которые можно использовать для оценки несущей способности.
По аналогии с конусным пенетрометром в качестве модельной сваи, измеренное сопротивление конуса и трение втулки можно использовать для оценки сопротивлений пальца и пальца, соответственно. Измеряя CPT с глубиной, можно получить почти непрерывный профиль.Следовательно, будут устранены проблемы предоставления репрезентативных ненарушенных образцов наряду с определением правильных значений требуемых параметров почвы с помощью обычных лабораторных испытаний. Кроме того, нет необходимости оценивать промежуточные параметры, такие как K s (коэффициент вала) и N q (коэффициент схождения) для оценки несущей способности сваи.
Испытания на статическую и динамическую нагрузку путем интерпретации и анализа или численного моделирования имеют значительные преимущества и, конечно же, несколько ограничений.На начальном этапе геотехнического проектирования конфигурация свай, включая тип, длину, диаметр, расположение групп и установку, определяется и оценивается статическим анализом с использованием аналитических подходов или методов испытаний на месте.
Следует отметить, что, несмотря на ограничения подходов статического анализа, их следует рассматривать как неотъемлемые и неотъемлемые этапы проектирования свайных фундаментов.