Как рассчитать несущую способность грунта под фундамент
Как рассчитать несущую способность грунта под фундамент

Как рассчитать несущую способность грунта под фундамент



Несущая способность грунта и способы ее увеличения

Строительство — это сложный процесс, требующий большой точности при расчетах несущей способности конструкции.

Масса крыши передает нагрузку на стены, потом на фундамент и в конечном итоге масса всего строения воздействует на основание — толщу породы, на которую опирается фундамент.

Перед началом строительства необходимо проверить надежность грунтов.

Несущая способность грунта — это нагрузка, действующая на единицу его объема и не приводящая к деформации основания.

Содержание

От чего зависит несущая способность?

Для определения несущей способности грунта специалисты проводят геологические изыскания. На территории строительной площадки бурят несколько скважин, берут из них пробу через равные расстояния, проводят лабораторные исследования и оформляют отчет.

На несущую способность влияет несколько факторов:

  • Вид грунта;
  • Толщина слоя;
  • Глубина залегания;
  • Характеристики предыдущего слоя;
  • Уровень грунтовых вод (УГВ);
  • Глубина промерзания почвы;
  • Плотность.

При строительстве самый важный показатель — УГВ, от него зависит влажность грунтов.

В сухом и насыщенном влагой состоянии одни и те же породы имеют разные характеристики, отличающиеся в несколько раз.

Любые грунты, соприкасающиеся с водой, считаются насыщенными влагой.

Это увеличивает их текучесть и снижает несущую способность.

Исключением являются средние и крупные пески. Их свойства не изменяются из-за насыщения водой.

Плотность — это показатель пористости.

Грунт состоит из твердых частиц, между которыми находятся полые пространства, заполненные воздухом или водой. При превышении максимальной возможной нагрузки происходит деформация (усадка), способная полностью разрушить здание.

Плотные породы с минимальным количеством пустот считаются наиболее прочными. Усадка таких грунтов минимальна.

Залегание

При проектировании здания очень важно исследовать толщу грунтов ниже предполагаемой подошвы фундамента. Близко к поверхности залегают непрочные породы, способные воспринимать нагрузку лишь от небольшого здания. Чем глубже залегает порода, тем она старше, плотнее, толще и надежнее.

В зависимости от залегания и типа грунтов будет разрабатываться план установки фундамента в соответствии с правилами:

  • Не допускается укладка фундамента вблизи границы разных пород;
  • Желательно установить фундамент выше УГВ, если это невозможно — принимаются меры по гидроизоляции конструкций;
  • Идеален для установки фундамента горизонтальный слой.

Несущая способность основания будет снижена в местах смены пород, вблизи УГВ, на склонах.

Рис. 1 Пример инженерно-геологического разреза

На чертеже разной штриховкой обозначены породы, указаны высоты устий скважин, начерчена линия УГВ.

Типы грунтов

Существует несколько типов пород, обладающих особыми характеристиками:

  • Скальные, обладающие большой плотностью и несущей способностью;
  • Крупнообломочные. Состоят из отдельных крупных частиц;
  • Песчаные. Непластичные грунты, способные выдерживать большую нагрузку;
  • Глинистые. Связные грунты, легко впитывают влагу, при промерзании пучинятся.

Скальные

Скальные породы образуются в результате извержения вулканов и последующего застывания магмы в толще земли.

Благодаря этому формируется порода с малой пористостью и жесткими связями между частицами.

Характеризуется большой прочностью, устойчивостью к отрицательным температурам, не впитывает воду, не пучинятся.

При отсутствии трещин в породе не вымывается и очень медленно разрушается с течением времени.

Скальные породы идеальны в качестве основания для любого объекта. Но они очень редко применяются для строительства, ведь встречаются преимущественно на большой глубине или в труднодоступных участках.

Крупнообломочные

Крупнообломочные грунты — это несвязанные породы, представляющие собой толщу камней (обломков скальных пород), большинство из которых крупнее 2 мм. Слежавшиеся валуны и обломки, не подверженные вымыванию — это хорошее основание.

Различают несколько видов крупнообломочных пород:

  • Гравий. Большая часть обломков имеет размер 2–40 мм. Различают гравий (обломки округлой формы) и дресву (обломки угловатой формы);
  • Галька (округлые части) и щебень (угловатые части). Не менее 50% массы грунта представлено обломками от 40 до 100 мм;
  • Валуны. Размер каждого обломка превышает 100 мм.

Песчаные

В ненасыщенном водой состоянии песок сыпучий, но слежавшийся песчаник — это надежное основание, не изменяющее своих свойств при насыщении влагой. Песчаные породы не пучинятся, хорошо пропускают воду, не задерживая ее вблизи конструкций.

Существует несколько видов песчаников:

  • Пылеватый. Размер фракций 0,005–0,050 мм;
  • Мелкий. Размер песчинок варьируется от 0,050 до 1,0 мм;
  • Крупный. Зерна размером до 2 мм.

Самые надежные основания — это слежавшиеся крупнообломочные породы и крупный песок.

Глинистые

Порода, состоящая из очень маленьких связанных частиц размером до 0,005 мм, называется глинистой. Выветренные мельчайшие частички пород чешуйчатой формы образуют массу грунта, способную быстро впитывать воду. В результате этого порода становится пластичной.

Глина с трудом теряет влагу, при наступлении холодов вода внутри нее замерзает, увеличивается в объеме и глина выпучивается. Этот процесс способен всего за одну зиму разрушать фундамент.

Другие

Существует несколько видов грунтов, практически непригодных для строительства:

  • Плывуны. Мелкие частицы песка с примесью глины, очень подвижны, имеют малую несущую способность;
  • Суглинки. В составе присутствует 10–30% глинистых частиц;
  • Супеси. Глина составляет 3–10% от общей массы.

При необходимости обустройства фундамента на вышеперечисленных грунтах необходимо учесть глубину промерзания почвы и УГВ в холодный период. Если уровень воды устанавливается ниже 2 м от глубины промерзания, то установить фундамент допускается близко к поверхности (минимум 0,5м).

Повышение несущей способности

На площадках с недостаточной несущей прочностью основания необходимо провести работы по повышению несущей способности грунта.

Есть два основных метода:

  • Уплотнение;
  • Химические добавки.

В первом случае для достижения большей плотности в грунт вбивают сваи небольшого размера, сокращая количество пустот в породе.

Во втором случае в толщу земли вводят различные химические добавки, сцепляющие между собой отдельные части грунтов.

Еще один способ улучшить характеристики основания — это устройство песчаной подушки под фундамент. После уплотнения она сможет воспринимать и равномерно передавать нагрузку от здания на залегающие ниже породы. Песок не задерживает влагу, не пучинится и является хорошим основанием для строительства дома.

Еще один способ улучшить характеристики основания — это понижение УГВ.

Таблица средних значений

Средняя несущая способность грунтов — это основной показатель расчетов. После выемки образцов породы из скважин проводится определение их вида для дальнейшей работы.

Классификация грунтов приведена в таблицах СНИП 1–3 ГОСТ 25100.2011. После определения типа грунта в каждом из залегающих слоев необходимо определить предельное сопротивление грунта сжатию.

Подробная информация содержится в ГОСТ 25100.2011 «Грунты. Классификация», таблица Б.1.

Рис. 2 Сопротивление сжатию

Основа расчета — расчетное сопротивление осевому сжатию. С подробным методом расчета с учетом всех нюансов можно ознакомиться в СП 22.13330.2016 «Основания зданий и сооружений». Здесь же можно найти значение всех коэффициентов, необходимых для максимально точного расчета.

Определение типа грунтов

Для выполнения расчетов и построения геологического разреза необходимо определить типы грунтов. Сначала проводятся полевые геологические работы, в ходе которых на участке бурят несколько скважин.

В процессе бурения через равнее промежутки геологи изымают из толщи земли образцы породы, укладывают их в специальные контейнеры и подписывают. Весь изъятый материал ведут в лабораторию для дальнейшего исследования.

Определить состав пород и их характеристики самостоятельно невозможно. Для этого потребуется специальное оборудование и знания. Без помощи профессионалов можно только примерно определить тип породы с помощью простого метода. Из насыщенного водой грунта пробуют скатать «колбаску».

От полученного результата зависит пластичность:

  • Длинный (до полуметра) жгут — высокая пластичность, грунт связный, частиц не видно. Это характерно для глинистых пород;
  • Жгут получается коротким, образуются трещины, он рвется — пластичность средняя, грунт связный, в составе в основном присутствуют глинистые частицы, содержание песка от 10 до 30%. Это характерно для суглинков.
  • В насыщенном водой состоянии жгут скатать невозможно — грунт несвязанный, состоят из заметных глазу частиц. Характерно для песка.

Рис. 3 Схема состава различных пород

Точно определить тип породы и его характеристики возможно только в лабораторных условиях.

Расчет

Расчет несущей способности — это основная цель геологических изысканий. Выполнять его можно только после определения типа пород внутри скважин и получения чертежей геологических разрезов на территории строительной площадки.

Чертеж поможет определить положение слоев пород в толще земли и даст представление о возможности строительства на площадке.

Несущая способность (R) определяется по формуле согласно алгоритму:

  1. Значение R0 (сопротивление осевому сжатию) определяется с помощью таблицы и напрямую зависит от типа грунта;
  2. Рассчитывается глубина промерзания. Это значение индивидуально для каждого региона. Будет зависеть от типа пород в верхних слоях;
  3. Выбирается оптимальная глубина заложения в толще одного из прочных слоев непучинистого грунта, ниже глубины промерзания;
  4. Выполняется расчет по формулам: R=R0*[1+k1*(b-100)/100]*(d+200)/2*200 — при принятой глубине заложения до 2 м и R=R0*[1+k1*(b-100)/100]+k2*g*(d-200) — когда глубина заложения превышает 2 м.

Данные для расчета:

  • k1 — коэффициент берется из таблицы в зависимости от вида породы. 0,125 для устойчивых крупнообломочных или песчаных и 0,5 для глин, супеси и суглинков;
  • k2 — применяется для расчетов несущей способности устойчивых пород (слежавшиеся крупнообломочные или песчаные породы);
  • g — необходим для нахождения удельного веса грунта от подошвы слоя и до нижней части фундамента или следующего слоя;
  • b — ширина, опирающейся на основание части фундамента;
  • d — глубина заложения.

После нахождения фактической несущей способности ее сравнивают с требуемой. Если вторая будет больше первой, то придется менять конструкцию будущего дома (увеличивать площадь опирания фундамента на основание или глубину заложения, менять вид фундамента, выбирать в качестве основания другой, более прочный слой).

Калькулятор для расчета фундаментов

Процесс расчета несущей способности основания — это кропотливый процесс, требующий обширных знаний в области строительства и геологии. На помощь инженерам приходит специальные калькуляторы.

При использовании калькулятора необходимо самостоятельно выбирать тип фундамента, вид почвы и глубину промерзания.

Для правильного определения всех параметров необходимы знания геологии. Доверять анализ основания необходимо специалистам, ведь в строительстве есть множество нюансов, которые не может учесть компьютерная программа.

Для самостоятельного использования отлично подойдут программы для расчета объема ленточного фундамента. Они не учитывают вид почвы и ее несущую способность. Для расчета необходимо ввести все параметры фундамента, и она посчитает объем бетона.

Действующие проектировщики создали простую программу, рассчитывающую базы колонн в зависимости от типа пород основания и веса здания. Она очень специфична и подойдет далеко не каждому, но профессионалам может помочь в расчетах.

Формула Терцаги

Формула Терцаги описывает закономерность уплотнения грунтов и их компрессионное сжатие. Для исследования грунтов редко выбирают метод трехосного сжатия ввиду его сложности, метод одноосного сжатия можно применять лишь к узкому кругу грунтов. Именно поэтому Терцаги рассматривает одноосное сжатие в жесткой таре, где стенки не дают образцу деформироваться.

По мере уплотнения, то есть сокращения объема полостей, давление возрастает. В результате становится понятно, то сумма деформаций образца составляется из пластической и остаточной деформации. (ξ1= ξp+ ξв)

Рис. 4 График нагружения грунта

При выполнении повторного нагружения основанию передаются только упругие деформации.

Расчет полов

Пол на лагах устанавливается в большинстве домов, но при неправильном конструировании подвального помещения (отсутствие продухов, их малый или большой размер) в нем начинает конденсироваться влага.

Вода деформирует или полностью разрушает деревянные лаги и конструкцию пола, способствует разрушению бетона.

Самый простой способ бороться с влагой в подвале — отказаться от цокольного помещения. Пол по грунту обеспечит долговечность конструкции и не даст лишней влаге проникнуть в дом.

Где можно класть пол на грунт

Класть пол допускается не на каждый грунт:

  • Основание должно быть хорошо уплотнено и выровнено. В противном случае со временем грунт осядет, стяжка пола повиснет в воздухе и со временем начнет разрушаться;
  • Основанием служат грунты, не подверженные пучению;
  • Не стоит укладывать пол на подвижные грунты.
Читайте также:  СТО 02494680 0057 2008 Стандарт организации Конструкции строительные Болтовые соединения Фундаментные болты

Существует 2 вида пола по грунту:

  • Связанная плита стяжки. Жестко крепится к ленточному фундаменту, опирается на него. Пол не даст усадки, отделка не пострадает при незначительных изменениях грунтов;
  • Несвязанная. Стяжка не будет покрываться трещинами во время усадки, но при последующей эксплуатации отделка может повредиться из-за взаимного движения стен и пола.

При расчете учитывается временное и постоянное давление на всю поверхность пола. В первом случае нагрузка составит 150 кг/м2 (вес людей и мебели), во втором нагрузка зависит от используемых материалов.

Полезное видео

Смотрите интересный видеоматериал, в котором рассказано о трех категориях грунтов и различиях между ними.

Заключение

Расчет несущей способности грунта — это длительный процесс, включающий в себя множество этапов. Для выполнения работ необходимо специальное оборудование, позволяющее правильно выполнить изъятие образцов из скважин и провести их исследование в лаборатории.

При выборе основания следует учесть множество факторов: типы грунтов, толщина их слоев, УГВ, схема залегания, глубина промерзания. Правильно выполнить анализ основания под фундамент могут только профессиональные геологи.

Источник

Несущая способность оснований фундаментов: расчет

Сразу же после сдачи любого сооружения в эксплуатацию, происходит процесс медленного опускания фундамента за счет прикладываемых нагрузок. Фундамент всегда опускается на расчетную глубину, это значение всегда учитывается и закладывается при проведении расчетов.

Большие, неравномерные осадки оснований влекут за собой деформацию конструкций с дальнейшим разрушением здания. Как правило причина кроется в неправильном расчете несущей способности фундаментов, а также из-за ошибок в расчетах допустимых нагрузок на грунты.

Необходимость геологических исследований

Для определения типа фундаментов, а также в расчете ориентировочной просадки грунтов зоны строительства, в обязательном порядке проводятся геологические исследования. С их помощью определяется тип почвы, глубина промерзания, уровень залегания грунтовых вод, структура грунта и прочие параметры. Поэтому несущая площадь фундамента должна быть такой, чтобы ее масса вместе с будущим зданием не превышала расчетное сопротивление грунта на строительной площадке.

Только тогда получится качественный, надежный фундамент, способный выдерживать горизонтальные и вертикальные нагрузки. При этом строить дополнительные этажи без укрепления существующего фундамента запрещено, так как в таком случае резко увеличивается масса объекта в целом.

Что подразумевают под расчетной способностью грунтов?

Несущую способность грунтов оценивают в комплексном порядке при расчете фундаментов и сооружений. Главная цель такого расчета – это обеспечить прочность, устойчивость грунтов под подошвой фундамента, не допустить сдвиг здания по подошве в любую сторону.

Нарушение правильного состояния здания может привести не только к накоплению осадок, но впоследствии к нарушению конструкции самого основания. На фундамент также влияют вертикальные, горизонтальные нагрузки со стороны почвы и самого здания, поэтому грунт может просто не справиться с такой массой. Именно по этой причине особое внимание уделяют расчетам несущей способности оснований фундаментов, чтобы максимально определить допустимую зону нагрузки и защитить грунт от полного разрушения.

Какие факторы влияют на состояние грунта и основания?

На несущую способность влияет огромное количество различных факторов, среди которых стоит отметить:

  • вид и характер нагрузок − вертикальная, наклонная, горизонтальная или, непосредственно, нагрузка под подошвой;
  • распределение центра тяжести площади фундамента относительно эксцентричной нагрузки;
  • размеры, характеристики, габариты и материал выполнения подошвы;
  • структура грунта;
  • форма подошвы;
  • глубина погружения основания в грунт, а также наличие под подошвой мягких осадочных пород с малой сопротивляемостью;
  • насколько ровно расположена подошва относительно горизонтали;
  • степень однородности почвы;
  • наличие внешних факторов, которые могут нанести вред подошве, такие как вибрация, сейсмические сдвиги, сезонный подъем грунтовых вод.

Все расчеты несущей способности оснований нужно делать по СНиП 2.02.01-83. Поэтому, обеспеченная несущая способность вычисляется по формуле: F ≤ YcFu/Yn, где:

  • F – это равнодействующая сила, она должна быть разнонаправлена к основной нагрузке;
  • γс – коэффициент условий работы;
  • Fu— это максимальное сопротивление основания всем нагрузкам;
  • γn— коэффициент надежности по назначению сооружения, принимается равным 1,2; 1,15; 1,10 для сооружений I, II и III классов соответственно.

Когда нужно делать расчет оснований на несущую способность

  1. Если на существующее или новое основание воздействуют значительные горизонтальные нагрузки, особенно от строящихся по соседству домов или регулярные вибрации от автомагистралей, промышленных предприятий.
  2. Сооружение было построено на уклоне или откос образовался со временем, обнажив внешнюю часть основания.
  3. Если подошва фундамента установлена на влагонасыщенных почвах.
  4. Когда на основание может воздействовать выталкивающая сила различного происхождения.
  5. Если нужно проверить устойчивость естественных и искусственных склонов.

Если на строительной площадке или в фундаменте существующего здания уже появились видимые деформации конструкций, всегда сначала обращают внимание на состояние почвы под подошвой и определяют их состояние. Поэтому, по нормативам существует сразу несколько различных видов деформаций почвы, которые зависят от внутренних и внешних факторов.

Этапы деформаций грунтов в классическом виде

В современной литературе принято различать три основных фазы деформирования грунтов:

  1. Начальная. Это этап уплотнения почвы под влиянием внешних факторов, происходит из-за уменьшения пор между частицами почвы под подошвой. Фаза отличается тем, что сейчас не происходит сдвига фундамента, ведь все касательные нагрузки равноценные и компенсируются нагрузкой. Но нагрузка всегда возникает спонтанно, она распределяется неравномерно. В результате, в одной точке деформация может быть незначительной, а в другой – сильной. Как итог – происходят сдвиги основания.
  2. Вторая стадия – фаза сдвига подошвы основания. По мере увеличения нагрузок грунт сжимается все сильнее, захватывает новые районы, происходит значительный сдвиг подошвы в сторону большей нагрузки. Нарушается стандартное равновесие, под подошвой образуется плотный шар почвы, а по сторонам – пустое пространство. Материал фундамента стремится занять освободившееся место за счет естественных сил тяготения, поэтому возникают трещины и разрывы в основании, а затем в несущих стенах дома.
  3. Третья фаза – это разрушение подошвы. Тут уже материал подошвы выпирает плотный шар грунта и сразу деформируется.

Такая ситуация возникает с теми фундаментами, которые заложены выше граничной глубины промерзания почвы или сверху над горизонтами грунтовых вод. Немного иная картина происходит с глубоко заложенными основаниями. В таких случаях под подошвой также образуется плотный слой грунта, но его не выпирает на поверхность из-за большой площади перекрытия подошвы. Поэтому такой фундамент обладает лучшими несущими способностями, чем мелкозаглубленный.

Если начинается процесс деформации грунтов, то его порой остановить уже нет возможности. Единственный выход, это устраивать специальные защитные конструкции, способные нивелировать нагрузки или по максимуму снизить их воздействие.

Влияние размеров фундамента на несущую способность основания

Некоторые строители вынуждены для одного сооружения использовать сразу несколько различных видов фундаментов. Причем расчеты нужно делать для каждой подошвы индивидуально. Также возможно применение оснований с длиной, значительно превышающих их ширину.

Графики указывают, что с увеличением ширины фундамента увеличивается объем грунта, способного привести к разрушению подошвы. Поэтому при абсолютно одинаковых условиях и составу грунта, узкие фундаменты менее склонны к деформации, чем широкие.

Также несущая способность оснований зависит от их формы и используемых строительных материалов. Если два фундамента имеют абсолютно одинаковые размеры, одинаково заглублены в грунт, но один имеет длину и ширину практически одинаковую, а другой – более длинный, тогда первая конструкция будет создавать большую нагрузку на грунт, чем другая.

Причина кроется в особенностях подошвы. Для деформации и сдвига квадратного или круглого фундамента нужно затратить больше энергии, чем для ленточного длинного. Также необходимо учесть, что на песчаное основание размеры и форма фундамента влияет больше, чем на глинистые грунты.

Как влияет глубина заложения фундамента на несущую способность оснований

Почему глубоко погруженные основания менее склонны к разрушениям, чем мелкозаглубленные? Ведь мелкие основания нужно обязательно укреплять, подбирать оптимальную конструкцию свай и делать сложные расчеты. Причина здесь кроется в характере поведения грунтов на различных глубинах.

Так для песчаных оснований увеличение глубины погружения фундамента ведет за собой снижение осадки, а вот несущая способность резко увеличивается. Аналогичная ситуация наблюдается с любыми иными почвами, в составе которых есть песок в больших количествах.

Поэтому в зависимости от глубины заложения, различают мелкие и глубокие основания. Понятно, что для каждого типа приходится использовать свои строительные материалы и технику, но при этом надежность конструкций отличается в несколько раз.

Как происходит деформация песчаных грунтов под подошвой фундаментов мелкого заглубления? Сначала происходит укрупнение почвы под подошвой, затем она клиньями поднимается по разные стороны конструкции и формирует свободную полость под подошвой. Поэтому даже незначительные сдвиги и подвижки почвы, повлекут за собой частичное разрушение несущих конструкций. Часто наблюдаются сдвиги и провалы.

А вот фундаменты глубокого заложения разрушить значительно сложнее. Смещение почвы будет практически полностью нейтрализовано вертикальным перемещением почвы по сторонам поверхности основания, и в данном случае могут быть только локальные уплотнения почвы. Разрушение фундамента в третьей фазе деформации почвы имеет спокойный характер. Зависимость глубины фундамента от осадки на глинистых почвах практически не проявляется.

Таким образом, несущая способность оснований – это важный показатель состояния грунтов и пренебрегать им нельзя. Если правильно сделать расчет и учесть все факторы, то уже по готовому результату можно подобрать не только оптимальные размеры и форму будущего фундамента, но и обнаружить скрытые проблемы в уже существующем. И в дальнейшем оперативно принять меры по срочному ремонту или усилению конструкций, чтобы они не деформировались от внешнего воздействия.

Источник

Как рассчитать несущую способность грунта под фундамент

Определение расчетного сопротивления грунта онлайн и с помощью таблиц СНиП. Несущая способность глинистых и песчаных грунтов.

Расчетное сопротивление грунта (R) – это один из наиболее важных параметров при строительстве фундамента, так как позволяет определить предельно возможные значения массы вышележащей конструкции, которую способна выдержать подстилающая поверхность.

В случае превышения допустимых значений показателя несущей способности грунта, под подошвой фундамента формируются области предельного равновесия. Другими словами, грунт расположенный снизу не выдерживает нагрузки и стремится в сторону наименьшего сопротивления, то есть на поверхность. Последствия выражаются в виде бугров и валов, расположенных рядом с границами фундамента.

Самой главной опасностью в данном случае, является нарушение однородности подстилающего грунта. Нагрузка от конструкции начинается распределяться неравномерно, фундамент теряет свою устойчивость, активизируются процессы деформации и в скором времени начинают появляться трещины.

Расчет несущей способности грунта

Определение несущей способности грунта – это достаточно трудоемкий процесс, который можно выполнить подручными средствами (вручную/онлайн) или же воспользоваться услугами геолого-геодезических агенств. Если вы хотите сэкономить и выполнить расчет самостоятельно – KALK.PRO поможет вам в этом нелегком деле!

Мы предлагаем вам воспользоваться нашим удобным онлайн-калькулятором расчета сопротивления грунта на сжатие/сдвиг. По окончанию вычисления вы получите значение расчетного сопротивления в четырех разных единицах измерения (кПа, kH/m 2 , тс/м 2 , кгс/см 2 ). Для того чтобы получить результат расчета, вам необходимо заполнить несколько полей:

  • Тип расчета. На основании лабораторных испытаний или при неизвестных характеристиках грунта.
  • Характеристики грунта. Тип, коэффициент пористости и показатель текучести, а также осредненное расчетное значение удельного веса грунтов.
  • Параметры фундамента. Ширина основания и глубина заложения.
Читайте также:  Самый простой фундамент для террасы

Последние две характеристики грунта определяются только для глинистых грунтов.

Калькулятор расчетного сопротивления грунта основания

Для начала нам необходимо выбрать тип расчета. Первый вариант подразумевает, что вы получите отдадите образец грунта в специализированную лабораторию на исследование. Данный способ занимает большое количество времени и средств. Поэтому если у вас не сложный участок и вы уверены, что сможете сделать все своими силами, мы предлагаем воспользоваться вторым вариантом и выполнить расчет на основании табличных данных.

Классификация грунтов

Следующий этап работ связан с определением типа грунта. Согласно СНиП 11-15—74, все виды грунтов делятся на две основные группы:

  • скальные;
  • нескальные.

Первые, представлены горными породами, метаморфического или гранитного происхождения. Встречаются в горных областях и в местах выхода основания тектонической платформы на поверхность (щиты). В нашей стране это территория Карелии и Мурманской области. Горные системы Урала, Кавказа, Алтая, Камчатки, плоскогорья Сибири и Дальнего Востока.

Сопротивление скальных грунтов настолько высоко, что вы можете не производить никаких предварительных расчетов.

Нескальные грунты встречаются повсеместно на равнинах. Они подразделяются на несколько видов, а те в свою очередь на фракции:

  • Пески (мелкие, средние, крупные…);
  • Супеси (легкие, тяжелые);
  • Суглинки (легкие, средние, тяжелые);
  • Глины (легкие, тяжелые…).

Как определить тип грунта самостоятельно?

Существует простой дедовский способ определения типа грунта, которым пользовались ваши родители и родители ваших родителей – он заключается в выявлении физико-механических свойств породы.

Для этого необходимо провести отбор проб почвы в крайних точках и в середине участка. Выкопайте ямы на глубину, предполагаемого уровня заложения фундамента и возьмите образецы грунта с каждой контрольной точки.

Подготовьте рабочую поверхность, для того чтобы провести научный эксперимент.

  • Намочите почву до состояния, когда из нее можно будет сформировать шар.
  • Попробуйте раскатать шар в продолговатое тело (шнур).
    • Если у вас не получилось этого сделать, то перед вами песчаная почва.
    • Если немного схватывается, но все равно разрушается – это супесь.
    • Если шнур удается свернуть в кольцо, но наблюдаются разрывы/трещины – это суглинок.
    • Если кольцо замкнулось, а тело осталось невредимым – это глина.

    Для наглядности можно посмотреть иллюстрацию ниже:

    Если вам не удалось ничего сделать из образца грунта, то для вас расчет несущей способности песчаного грунта закончился. Выберите соответствующий пункт в калькуляторе и нажмите «Рассчитать«.

    Несущая способность грунта – Таблица СНиП

    Для определения несущей способности глинистых грунтов, нам необходимо получить еще два коэффициента – показатель текучести грунта (IL) и коэффициент пористости (е). Первый показатель можно достаточно легко определить на глаз, если почва откровенно сырая и вязкая – выбирайте IL = 1, если сухая и грубая – IL = 0. Второй коэффициент можно получить только в таблицах из СНиП. Так как все данные находятся в открытом доступе, для вашего удобства мы скопировали таблицы расчетного сопротивления грунта из СП 22.13330.2011.

    Несущая способность глинистых грунтов

    Глинистые грунты

    Коэффициент пористости е

    Значения R, кПа, при показателе текучести грунта

    Источник

    Как рассчитать фундамент под дом с помощью простых формул

    Расчет фундамента под дом

    Расчет фундамента под дом © 2014 Postroj-sam.ru

    В большинстве случаев, заливая фундамент под дом, застройщик не задумывается о расчете глубины его залегания, площади опоры и так далее. Как правило, мы закладываем фундамент как все, а весь расчет сводится к советам соседей по участку и фразам: «Мол, выдержит. Куда он денется?».

    Такой подход не всегда бывает правильным, потому что даже на соседних участках бывают отклонения в характеристиках грунта. Ну а что бы не получилось так, что у соседа дом стоит целый, а у вас по всем стена пошли трещины, необходимо сделать хотя бы приблизительные расчеты.

    Как правильно рассчитать стоимость фундамента под дом, я уж е рассказывал на конкретных примерах в одной из предыдущих статей. В этой статье поговорим о расчете размеров и свойств самого фундамента.

    Влияние грунта на глубину заложения фундамента

    глубина заложения фундамента под дом

    Зависимость выбора типа фундамента от вида грунта, хорошо описана в статье Фундамент под дом из пеноблоков на различных грунтах, а какие вообще бывают типы фундамента, для каких построек они предназначены, а так же об их достоинствах и недостатках, я рассказывал в статье Типы фундамента под дом в современном строительстве.

    Грунт оказывает самое непосредственное влияние, как на тип фундамента, так и глубину его заложения.

    Глубину заложения столбчатого или свайного фундамента рассчитывать не имеет смысла, как правило, столбы (сваи) закладываются ниже глубины промерзания на 30-40см, но обязательно на твердый грунт.

    Плитный фундамент закладывается на глубину, зависящую исключительно от толщины монолитной плиты.

    Остается разобраться с глубиной заложения ленточных фундаментов, в зависимости от типа грунта. Расчет заглубления такого фундамента производится на основании рекомендательной таблицы:

    Расчет глубины заложения фундамента

    Расчет фундамента по несущей способности грунта (вычисляем необходимую площадь опоры)

    Рассчитать фундамент по несущей способности грунта очень просто, несмотря на видимую сложность и большой объем. Весь расчет сводится к определению минимальной площади основания фундамента под дом, при которой грунт без проблем выдержит всю массу дома, но все же что бы не запутаться, давайте обо всем по порядку.

    Сама формула для расчета минимальной площади основания фундамента выглядит следующим образом:

    S > γn · F / (γc · R)
    γ c — коэффициент условий работы
    γn = 1,2 — коэффициент надежности
    F — нагрузка на основание (вес дома + вес фундамента + различные дополнительные нагрузки)
    R — расчетное сопротивление грунта под основанием фундамента
    S — площадь основания фундамента (см 2 )

    Что это означает? Все просто, по формуле мы рассчитываем минимальную площадь опоры фундамента на землю, реальная площадь опоры должна быть больше расчетной, на сколько больше — зависит от желания и возможностей застройщика заложить запас по прочности.

    Теперь давайте разберемся, где нам взять все эти страшные значения из формулы, чтобы рассчитать площадь основания фундамента.

    Коэффициент условий работы γ c

    Коэффициент условий работы можно взять из этой таблицы:

    Грунт Тип грунта Коэффициент
    Пески Крупные, нежесткие и жесткие длинные сооружения 1,4
    Мелкие, любые сооружения 1,3
    Крупные, жесткие длинные сооружения 1,2
    Глина Слабопластичная, нежесткие и жесткие короткие строения* 1,2
    Пластичная, нежесткой конструкции сооружения (деревянные), жеской конструкции длинные** 1,1
    Пластичная, жеская конструкция стен (кирпичные) 1,0

    * — короткие строения у которых соотношение длины к высоте менее 1,5

    ** — длинные строения у которых соотношение длины к высоте более 4

    Рассчетное сопротивление грунта под основанием фундамента R

    Так как масса всего дома будет практически полностью опираться на грунт под основанием фундамента, необходимо знать расчетные сопротивления различных грунтов на глубине, равной глубине заложения фундамента.

    Если фундамент планируется углублять на 1,5м и более, то расчетное сопротивление грунта можно взять напрямую из таблиц.

    Таблица для гравийных грунтов и песков:

    Таблица расчета сопротивлений грунтов

    Очень часто у нас на участке встречаются глинистые грунты. Для глинистого грунта расчетное сопротивление можно взять из этой таблицы:

    Расчетное сопротивление грунта глина

    Эти табличные данные можно напрямую использовать, в случае заложения фундамента на глубину 1,5м и более. В случаях заложения фундамента на меньшую глубину, плотность грунта под подошвой фундамента будет отличатся, а значит и будет отличатся и расчетное сопротивление грунта.

    Для того, чтобы рассчитать фундамент, заложенный на глубину менее 1,5м, воспользуемся простой формулой

    R = 0,005*Ro *(100 + h/3)
    Ro — значение из предыдущих таблиц
    h — глубина заложения фундамента

    Как рассчитать массу дома с фундаментом F

    Конечно, рассчитать абсолютно точную массу всего дома будет практически не возможно, в течение года масса дома будет постоянно меняться. Так, например, зимой дом будет тяжелее из-за снега на крыше, который тоже, в конечном итоге, опирается на фундамент дома.

    Но приблизительную массу дома, со всеми дополнительными нагрузками, рассчитать не составит труда, тем более что некоторые значения берутся приближенно с максимальным запасом.

    Что учитывается при расчете массы дома

    При расчете учитывается все, что опирается на фундамент, а именно:

    • полная нагрузка конструкции, включающая в себя массу стен с отделкой, перекрытия, кровлю, а так же и сам фундамент
    • максимальная нагрузка от находящихся в доме объектов, передающих вес на фундамент дома (лестницы, камины, объекты интерьера и т.д.)

    Если у вас полы первого этажа будут залиты по грунту, их нагрузку можно не учитывать. Так же можно не учитывать нагрузку от объектов, находящихся на таком полу (мебель, люди и т.д.).

    Определяем массу стен

    Каждый строительный материал имеет свой удельный вес, измеряется он в килограммах на один кубический метр. Например, у железобетона удельный вес – 2500 кг/м3, это значит, что один кубический метр бетона весит 2500 кг.

    В СНиП II-3-79 «Строительная теплотехника» в приложении №3 «Теплотехнические показатели строительных материалов и конструкций» вы сможете найти удельный вес основных строительных материалов, но эти СНиП 1979 года, с того момента на строительном рынке появилось множество совершенно новых материалов. В связи с этим, физически невозможно написать удельный вес для каждого, да и такой точный расчет для индивидуального жилого малоэтажного дома, где учитывается вес растворных швов, гвоздей, скоб и т.д. – нецелесообразен.

    В интернете в свободном доступе вы без труда найдете удельный вес любого интересующего вас материала, ну а если вы уже на 100% решили, из чего будете возводить свой дом, то удельный вес можно уточнить у производителя или продавца.

    Для приблизительных расчетов можно воспользоваться таблицей, где указан вес одного квадратного метра стены (не путайте с удельным весом), а вам необходимо будет только подсчитать общую площадь всех своих стен и умножить на значение из таблицы.

    Таблица веса квадратного метра стены при толщине стены 15см.

    Расчет удельного веса стен

    Площадь стен считается вместе с оконными проемами, т.е. просто умножаем высоту стены на ее длину без вычета проемов. Это необходимо для запаса прочности в расчетах.

    Рассчитываем удельный вес перекрытий

    Для того чтобы не рассчитывать массу отдельно по каждому материалу для перекрытия, можно воспользоваться приближенной таблицей, в которой указан примерный удельный вес одного квадратного метра перекрытия, для того, чтобы рассчитать полный вес всего перекрытия, необходимо его площадь умножить на данные из таблицы.

    Расчет удельного веса перекрытий

    В этой таблице уже учтена с запасом нагрузка от бытовых объектов находящихся на перекрытии, поэтому дополнительно считать, сколько весит ванна, а сколько холодильник – не требуется.

    Расчет удельного веса кровли

    Для расчета нагрузки от кровли, надо знать из какого она материала будет построена, а так же необходимо посчитать площадь крыши. Затем площадь крыши умножить на данные взятые из этой таблицы:

    Расчет удельного веса крыши

    Кроме нагрузки самой кровли, на фундамент в зимний период будет так же действовать нагрузка создаваемая снегом.

    Расчет снежной нагрузки в зимний период

    Для расчета снежной нагрузки, нам понадобятся данные из прошлой формулы, а именно площадь крыши, которую необходимо умножить на данные из таблицы:

    Нагрузка снега на кровлю

    Расчет веса фундамента

    Здесь все просто, необходимо рассчитать объем в кубических метрах всего фундамента, т.е. сколько бетона потребуется для заливки, с учетом цокольной части, а затем полученную цифру умножить на 2500.

    Почему на 2500? Потому что у железобетона удельный вес составляет 2500 кг в одном кубическом метре.

    Итоговый расчет веса всего дома

    Теперь все данные необходимо сложить, т.е.:

    • вес стен
    • вес перекрытий
    • вес кровли
    • снеговую нагрузку
    • вес фундамента
    Пример расчета полной нагрузки дома на грунт:

    Итоговый расчет фундамента под дом

    Не волнуйтесь, если в ваших расчетах будут совершенно другие значения и в других пропорциях. В таблице приведены численные значения — взятые из головы (примерные). Не нужно опираться на них при своих расчетах.

    Окончательный расчет минимальной площади подошвы фундамента под дом

    Напомню формулу для расчета площади основания фундамента и приведем пример расчета простого фундамента:

    γn коэффициент надежности для запаса прочности, постоянная величина равная 1,2

    R — расчетное сопротивление грунта под основанием фундамента, берется из таблицы, для примера возьмем его равным 2,5

    F — полная нагрузка дома, из последней таблицы возьмем примерно подсчитанную массу всего дома, у нас она равна150 000 кг

    γc — коэффициент, зависящий от грунта и самого строения, взятый из таблицы вверху статьи, давайте для примера примем его равным 1,1

    Теперь остается только подставить все значения в формулу:

    S > 1,2 · 150 000 / 1,1 · 2,5 = 65 454 см 2

    Давайте полученное значение округлим до 66 000 см 2 .

    Не волнуйтесь, что получилось такое большое страшное значение, не забывайте, что это значение минимальной площади в см 2 , а чтобы перевести его в м 2 надо разделить на 10 000.

    66 000 / 10 000 = 6,6 м 2

    Что это означает? Все очень просто, площадь подошвы фундамента под дом должна быть не менее 6,6 м 2 . Больше — конечно можно. Даже желательно, чтобы было больше, как говорится — с запасом по прочности. Но меньше — ни в коем случае!

    Для того чтобы рассчитать площадь основания ленточного фундамента, достаточно общую длину всей закладываемой ленты умножить на ширину. Т.е. допустим у вас длина всей ленты 50м, а ширина — 0,4м. Расчитаем площадь опоры фундамента на грунт умножив 50*0,4 = 20м 2 . Это говорит о том, что наш будущий фундамент подходит под наш расчетный дом с большим запасом, почти в три раза. А это, в свою очередь, означает, что можно уменьшить площадь опоры. Длину мы не уменьшим, скорее всего, а ширину вполне возможно.

    При расчете столбчатого фундамента таким образом подбирают количество столбов, т.е. у нас известна площадь опоры одного столба, нам необходимо чтобы сумма площадей всех столбов была больше расчетной. И чем больше будет запас прочности, тем естественно будет лучше.

    Подведем итог расчета фундамента

    Как видите, очень много всего написано, но это не от сложности расчетов, а из-за множества различных типов грунтов, строительных материалов и т.д. Сам расчет заключается нахождении по таблицам значений и в подстановке их в формулу.

    Конечно, это очень приблизительные расчеты, но они уже учитывают приличный запас по прочности, поэтому проделанной работы вполне хватит для того, чтобы рассчитать фундамент под частный дом малой этажности.

    Источник

    Несущая способность фундамента: как рассчитать?

    О допустимых нагрузках на основание дома свидетельствует несущая способность фундамента. Этот показатель рассчитывается для конкретных условий грунта.

    Несущая способность фундамента

    Фундаментная конструкция является базисом, подземной частью дома. Она предназначена, чтобы вес от строения передавался на почвенные слои.

    Несущая способность определяется в зависимости от проектных нагрузок и характеристик породы, на которой предполагается строительство объекта. Чтобы узнать свойства почвы, необходимо на участке строительства выполнить геодезические исследования.

    При этом устанавливается:

    • тип породы;
    • уровень влажности;
    • коэффициент пористости;
    • степень промерзания.

    Эти данные необходимы, чтобы определить, какую нагрузку выдерживает один квадратный сантиметр почвы, то есть силу сопротивляемости грунта. Для этого пробы почвы исследуются в лаборатории.

    В процессе эксплуатации здание испытывает дополнительные воздействия на основание. Поэтому следует учитывать также такие показатели, как:

    • вес постройки;
    • вес снегового покрова;
    • сила давления ветра;
    • эксплуатационные нагрузки.

    Для определения общего веса постройки суммируются массы перекрытий, крыши, стен. Такой расчет производится путем умножения характеристик дома на удельный вес квадратного метра стройматериалов. Затем добавляются атмосферные нагрузки по строительным нормативам.

    При расчете ветрового давления сила ветра перемножается на площадь одной из сторон дома. Для получения конечного результата добавляются эксплуатационные нагрузки, которые исчисляются исходя из площади перекрытий. На один кв. метр – 100 килограммов.

    Несущая способность основания для постройки устанавливается с учетом проектной площади конструкции, опирающейся на почву, испытываемых нагрузок, сопротивления грунта. Но специфика и алгоритм расчетов различается для разных типов фундамента.

    Винтовые сваи

    Несущая способность фундамента, созданного на винтовых сваях, рассчитывается путем определения несущего давления на одну опору, а затем умножением на количество используемых столбов в конструкции. При формировании основы дома расстояние между столбами должно быть не больше двух метров. Точки размещения опор находятся там, где должны быть пересечения стен. Если дом площадью 7 на 7 метров квадратных, то минимально по количеству может быть 14 опор

    Для многих видов почв при расчете характеристик давления на основание обнаруживается, что тяжелое кирпичное здание на винтовых сваях возводить не стоит. Допустимый вес вполне подходит для легкого дома. Например, деревянного.

    Железобетонные сваи

    Стоит отметить, что железобетонные столбы, внедренные в грунт, имеют несущую способность выше, чем винтовые, поскольку нагрузка воспринимается подошвой и боковыми стенками. При выполнении расчетов определяется давление на одну опору. Умножив ее на количество опор фундамента, получается необходимая величина.

    Если рассматривать ленточную фундаментную конструкцию, она надежнее для кирпичного здания. Однако на пучинистом грунте приходится углублять основание до линии, расположенной ниже точки промерзания. Поэтому подобное обустройство считается невыгодным экономически.

    Для разных видов фундаментной конструкции на конкретном грунте величина восприятия отличается. Сооружая основание с помощью винтовых опор, сроки строительства являются минимальными, но построить можно лишь легкий дом.

    Поэтому универсальным вариантом являются железобетонные столбы. Они устойчивы на разных почвах, имеют максимальную несущую способность. Конструкция основания из таких столбов отлично подходит для кирпичного дома, обеспечивая долговечность, надежность.

    Обследование фундаментного основания

    Для испытаний железобетонных изделий применяются динамические, статические методики. Благодаря подобным технологиям удается определить фактические нагрузки, которые сможет выдержать свая. Полученные данные используются для составления точного проекта фундаментной конструкции.

    В компании Эндбери налажено производство винтовых, железобетонных свай. Здесь можно заказать строительство фундамента. Опытные специалисты берутся за формирование свайной конструкции. Они выполняют поставку свай для обустройства фундамента на стройплощадку, профессионально проводят работы по погружению опор в землю, создают свайное поле по всем правилам.

    Свайное основание

    Среди различных видов ЖБ фундаментов основание на ЖБ столбах считается оптимальным вариантом с хорошей устойчивостью. Погружение забивных свай в землю производится с помощью технологии вибрационных воздействий или ударной забивки.

    Свайное основание, выполненное на опорных столбах, соединяется в единую конструкцию ростверком. Благодаря этому фундамент получается более устойчивым и способствует равномерному распределению нагрузки.

    Для забивки свай привлекается тяжелая спецтехника на гусеничной или колесной базе.

    Технология создания свайной основы:

    • сначала проводятся подготовительные работы. Сюда включено обустройство подъездных путей, доставка свай;
    • геодезические работы на свайном поле. Требуется разметить места погружения опор;
    • погружение свай. Для этого используется сваебойная установка, которая берет свайное изделие с места складирования, устанавливает его и забивает в грунт до проектного отказа;
    • обрезка свай. Необходимо создать горизонтальную плоскость для начала возведения постройки. Для этого столбы обрезаются сваерезкой, угловой шлифовальной машиной;
    • обвязка ростверком. По периметру делается каркас, объединяющий опоры в единое целое.

    Фундамент на ЖБ сваях обладает рядом преимуществ перед другими видами. Он может обустраиваться на любом типе грунта. Подобный вид оснований выдерживает любые нагрузки при возведении здания. Свайный фундамент, обустраиваемый с помощью копровых установок, может быть готов за 1-2 рабочих смены. Основание из ЖБ опор – это долговечная конструкция. Она простоит более ста лет.

    Свая С30.15-3 (3000х150х150 мм)

    Сваи С40.15-3 (4000х150х150 мм)

    Свая С30.20-3 (3000х200х200 мм)

    Свайное сооружение на проблемном грунте обойдется гораздо дешевле любых других решений при одинаковых несущих характеристиках.

    Глубина промерзания

    Климатические условия региона определяют глубину промерзания грунта. Ее значение соответствует максимальному показателю, который бывает при самых низких температурах без снегового покрова.

    Диапазон этих величин достаточно большой. Например, в Краснодаре точка промерзания находится на глубине 70 см, в Москве – 140, а в Новосибирске – 220 сантиметров.

    Если в доме проживать постоянно, то грунт под фундаментом прогревается. Поэтому глубина промерзания может быть уменьшена процентов на 20. Но для пород, являющихся пылевыми песками, супесями необходимо повышать этот показатель в 1,2 раза.

    Расчетная глубина обычно больше реальной. Однако в проекте берется расчетная, чтобы исключить риски, связанные с разрушительным процессом при стечении неблагоприятных обстоятельств.
    Не стоит смягчать установленные нормы, ссылаясь на потепление климата. Сильные морозы случаются всегда.
    Конечно, чем глубже заложение фундаментной конструкции, тем дороже он обходится. Однако нужно иметь в виду, что верхние слои почвы являются недостаточно прочными, обладают свойствами пучинистости. Из-за этого могут происходить разрушения фундамента, стен дома.

    Расчет несущей способности

    Для оценки устойчивости, прочности грунта-основания выполняется расчет несущей способности, позволяющий установить, какие эксплуатационные нагрузки допустимы. При воздействии нагрузки на основание происходит его осадка. Грунт уплотняется, происходят деформационный сдвиг прослоек.

    Осадка связана с прочностью грунта и прилагаемым усилием. Величину осадки можно сравнить со значением сжатия пружины, зависящей от приложенной силы и жесткости.

    При проектировании объекта строительства расчет фундамента считается самым ответственным этапом. Любая ошибка может привести к сильной осадке, появлению крена. В результате таких явлений надежность опор снижается, появляются повреждения строительных конструкций.

    При расчете учитывается множество факторов: сечение свай, шаг между ними и т.д. Эта характеристика важна для свайного и любого другого фундамента. Ее величина должна быть максимально допустимой, которую может выдержать конструкция. Поэтому нагрузка на сваю должна быть ниже расчетной величины. Всегда нужен запас, благодаря которому дом сохранит устойчивость при непредвиденных ситуациях.

    На допустимую нагрузку, например, винтовых опор влияют:

    • диаметр, длина трубы;
    • размер лопастей;
    • прочность грунта.

    Простейший расчет несущей способности винтового фундамента выполняется с использованием формулы:

    N = F/k.
    N -несущая способность сваи, к — коэффициент надежности.
    F вычисляется по формуле:
    F = S*Rо, где S – это площадь лопасти, Rо – прочность грунта. Имеются таблицы.

    Коэффициент зависит от количества столбов, а также способа геологических исследований. Он равен 1,2, если испытания точные с зонированием, лабораторными испытаниями.
    k =1,25, если исследования выполняются посредством эталонной сваи. Эти способы испытаний проводятся профессионалами.

    Используя табличные показатели, коэффициент берется с учетом количества столбов. Он равен от 1,4 до 1,75 для опор 5-20 штук.

    Поскольку проведение геологических изысканий является дорогим удовольствием, то обычно используется второй способ. На самом деле подобный вид расчета является достаточно сложным процессом с использованием различных характеристик породы с удельным сцеплением, углом трения и прочими параметрами.

    Источник

Adblock
detector