Расчет несущей способности грунта


Несущая способность грунта, таблица расчетов для фундамента

Любое строительство зданий начинается с инженерно-геологических работ. Главная характеристика, определяемая этими работами, несущая способность грунта.

Типы грунтов

Структурный состав почвы во многом определяет ее способность выдерживать длительные нагрузки и не допускать преждевременного разрушения строения. Параметр, определяющий удерживающие способности почвы, измеряют в кг/см².

Таблица: Определение расчетного сопротивления основания (кг/м²) в зависимости от типа грунта

Тип грунта Плотный (кг/см²) Средней плотности (кг/см²)
Крупный песок с включениями гравия 6 5
Средний песок 5 4
Мелкий песок с низким содержанием влаги 4 3
Влажный мелкий песок 3 2
Сухая супесь 3 2,5
Пластичная супесь 2,5 2
Сухой суглинок 3 2
Пластичный суглинок 3 1
Сухая глина 6 2,5
Пластичная глина 4 1

Как видно из таблицы, влажность и плотность почвы сильно влияют на ее удерживающие возможности. Упрощенный расчет фундамента в индивидуальном строительстве производят, принимая несущую способность грунта ≈2 кг/м².

Закладка фундамента на пучинистом грунте

Самым надежным и не подверженным сезонным изменениям является скалистое основание. Но, технический монтаж фундаментов в таких местностях достаточно сложен. Забивные сваи в скальных основаниях использовать не рекомендуется.

Характеристики оснований строительных сооружений

Кроме определения опорных характеристик базового уровня, необходимо принять во внимание риски могущие привести к деформации здания. Для этого проверяют грунт по следующим параметрам:

  • плотность – определяется трудностью взятия образца;
  • текучесть, чем легче прилипает почва к инструменту и дольше держится, тем более высока текучесть;
  • пористость, определяют сравнением объемов измельченной породы и не измельченной;
  • способности к набуханию, изменение объема и формы при намачивании, показывает склонность к просадкам;
  • пучинистость, под влиянием низкой температуры в структуре образуются кристаллы льда, ведущие к изменению объема и формы почвы;
  • способности к проседанию, возможность вертикального сдвига под действием массы при изменении физических свойств почвы.

Неспециалисту сложно точно определить строительные характеристики основания, поэтому в нормативных документах указываются минимальные значения параметров. Что позволяет избежать риска в процессе возведения зданий и повысить запас прочности строения.

Расчет фундамента зданий производят на основании:

  • типа грунта (природный или искусственный);
  • размеров, конструкции и материала фундамента;

Расчет должен учитывать два предельных состояния основания, это:

  • несущая способность фундамента;
  • деформационные процессы.

Используя калькулятор по расчету несущей способности земляного слоя, можно определить уровень сопротивления почвы вертикальным нагрузкам. Чем крупнее частицы, составляющие основание, тем выше несущие способности базового уровня.

Таблица: Размеры и процентное отношение частиц грунта

Разновидности грунта Размеры частиц, мм Содержание частиц в %
Глиняный до 0.002
Илистый органический до 0,01
Илистый неорганический от 0,002 до 0,05
Песчаный, гравелистый более 2 от 25
Песчаный, крупный более 0,5 от 50
Песчаный, средний более 0,25 от 50
Песчаный, мелкий более 0,1 от 75
Песчаный пылеватый более 0,1 до 75
Валунный, глыбовый более 200 от 50
Галечниковый, щебенистый более 10 от 50
Гравийный, дресвяный более 2 от 50

Вычисление несущей способности свайно-винтового фундамента

Несмотря на то что свайно-винтовые фундаменты достаточно надежны, а их конструкционные особенности можно рассчитать используя специальный калькулятор, определение удерживающих характеристик фундамента непременно выполняется. Опорные свойства винтовой сваи напрямую зависят от типа грунта.

Таблица: Определение несущих характеристик винтовой сваи

Почва Структура Расчетное сопротивление грунта (кг/см²) Опорная способность винтовой сваи (т), при глубине залегания лопасти (см)
150 200 250 300
Глина Полутвердая 6 4,6 5,5 6,15 6,6
Тугая 5 4,15 4,8 5,7 6,4
Мягкая 4 3,65 4,45 5,05 5,85
Супеси и суглинки Полутвердая 5,5 4,35 5,15 5,85 6,55
Тугая 4,5 3,8 4,7 5,4 6,05
Мягкая 3,5 3,4 4,25 4,7 5,4
Лёсс Мягкая 1 2,25 2,8 3,65 4,4
Песок Средняя 15 9,05 9,6 10,5 11,0
Мелкая 8 5,65 6,35 7,05 7,75
Пылеватая 5 4,1 4,95 5,65 6,2

Расчет любого фундаментного основания проводится по единой методике, здесь может применяться специальный калькулятор.

Свайно-винтовой фундамент

Последовательность расчета:

  • определение коэффициента сопротивления почвы;
  • вычисление массы постройки;
  • определение давления, оказываемого весом здания на опору;
  • сравнение удерживающих характеристик основания и давления, оказываемого постройкой;
  • корректировка конструкции фундаментного основания или параметров сваи.

Верный подбор и расчет винтовой сваи позволит домохозяину сэкономить на ремонтных работах базового уровня дома. Конструктивно сваи отличаются по виду почвы, где устанавливается опора:

  • для вечной мерзлоты;
  • для пучинистых и обводненных почв.

Самостоятельная оценка характеристик земляного слоя

Предварительная оценка состояния почв, подлежащих застройке, может быть выполнена визуально. Уровень воды в колодцах или канавах, состояние стен и фундаментов близлежащих строений, поможет определиться с основными характеристиками земляного слоя.

Исследование почвенных свойств самостоятельно, выполняется садовым буром.

Но, надежный расчет может быть выполнен только на достоверных результатах. Исследование почвенных свойств самостоятельно, выполняется садовым буром. Необходимо пробить несколько шурфов, в местах значимых для горизонтальной устойчивости здания, на максимально возможную глубину. Обычно, это около 4 метров. Расчет количества шурфов обязательно включает в себя угловые сопряжения и место установки печи.

При невозможности получения помощи профессионалов, в определении опорных качеств почвенного основания под застройкой, можно выполнить эту оценку самостоятельно, пользуясь методиками.

rfund.ru

Таблица несущей способности грунтов

Несущая способность грунта определяется на основе ряда характеристик почвы. Для того чтобы получить все необходимые показатели, потребуется выполнить ряд тестов. Они дадут возможность узнать точную несущую способность грунта на конкретном участке. Соответствующие эксперименты проводятся с почвой, полученной непосредственно на запланированном месте строительства.

Что такое несущая способность грунта?

Несущая способность грунта — это показатель давления, которое может выдерживать грунт. Его указывают либо в Ньютонах на квадратный сантиметр (Н/см²), либо в киолграмм-силе на 1 сантиметр квадратный (кгс/см²), либо в мегапаскалях (МПа).

Данная величина используется при проектировании фундаментов для сравнения нагрузки, которую оказывает на почву конструкция здания с учётом возможного слоя снега на крыше и давления ветра на поверхность стен. Даже при точном подсчете влияния каждого из указанных факторов на соотношение несущей способности поверхности земли на участке к совокупной нагрузке от конструкции здания, эту цифру берут с запасом.

К содержанию ↑

Таблица средней несущей способности различных грунтов

Далее следует таблица с указанием средних цифр несущей способности или, как её ещё называют, расчетного сопротивления разных типов грунта в кгс/см².

Более точные расчеты с учётом всех коэффициентов, которые отображают влияние каждого существующего в реальных условиях фактора, можно выполнить следуя рекомендациям в нормативном своде правил за 2011 год СП 22.13330.2011 с названием Основания зданий и сооружений. Это официальное издание более старого стандарта СНиП 2.02.01-83*, выполненное научно-исследовательским институтом имени Н.М. Герсеванова.

В приведенной таблице отображены усреднённые результаты расчётов, проведенных с использованием формул и данных, основанных на описанном выше своде правил 2011 года.

Здесь можно видеть, что существует достаточно большой разброс в показателях сопротивления грунта. Это обусловлено в первую очередь влажностью почвы, которая непосредственно зависит от уровня залегания грунтовых вод.

Если нужно получить цифры в МПа или в Н/см², то можно перевести указанные в таблице значение согласно установленным соотношениям величин.

  • 1 кгс/см² = 0,098 МПа или 1 МПа = 10,2 кгс/см²
  • 1 кгс/см² = 9.8 Н/см² или 1 Н/см² = 0.102 кгс/см²

Для удобства существует также таблица, где указаны средние цифры расчетного сопротивления грунта в Н/см²

Аналогичная проблема с таблицами подобного рода — очень существенное различие между минимальными и максимальными значениями. В общем случае рекомендуется брать минимальные показатели, которые указаны в табличных данных. Для примера разместим ещё одну таблицу, наглядно иллюстрирующую подход зарубежных специалистов к обнародованию данных своих исследований.

Очевидно, что табличные цифры используются, как правило, теми, кто принял решение не заказывать профессиональное геологическое исследование почвы на своём участке. Поэтому имеет смысл давать показатели с запасом, чтобы при самостоятельных расчетах, даже если в них закрадется небольшая погрешность, это не привело к непоправимым последствиям.

В то же время даже при значительном запасе по прочности не факт, что конструкция здания будет достаточно стабильно стоять на основании в течение десятков лет. За такой срок качество грунта может измениться, если не были соблюдены соответствующие меры по защите фундамента от скопления осадочных вод. Для этих целей обязательно следует изготавливать отмостку с хорошей гидроизоляцией и дренажную систему по периметру постройки для централизованного сбора стоков.

К содержанию ↑

Уточнённая таблица с поправками на текучесть и пористость грунта

Существет ещё одна таблица несущей способности, позволяющая более точно определить цифры на участке, где известны коэффициенты пористости и показатели текучести почвы.

Влияние коэффициента текучести грунта на его несущую способность указаны в таблице. Средняя текучесть грунта зависит от его типа и коэффициента водонасыщения. Эти расчёты выполнить достаточно трудно, поэтому размещаем таблицы, которые описывают поведение образца грунта, характеризующее его текучесть.

Также расчетное сопротивление зависит от коэффициента пористости Е, который нужно устанавливать с помощью экспериментального взятия проб непосредственно на будущей строительной площадке.

Для теста потребуется взять кубик грунта 10х10Х10 см с объёмом О1 = 1000 см³ так, чтобы он не рассыпался. Далее этот кубик взвешивается и определяется его масса (М), после чего грунт измельчают. Затем, с помощью мерного стакана устанавливается объём измельченного грунта также в кубических сантиметрах (О2).

Далее нужно узнать объёмный вес исходного кубика (ОВ1) и измельченного грунта без пор (ОВ2). Для этого следует определенную вначале массу (М) разделить на (О1), чтобы получить (ОВ1) и затем разделить эту же величину (М) на (О2), чтобы получить (ОВ2). Исходный объём О1 изначально известен и равен 1000 см³, а объём измельченного грунта О2 берется из опыта с мерным стаканом.

Осталось только рассчитать пористость Е, которая равна 1 — (ОВ1/ОВ2)

Теперь, зная коэффициент текучести и пористость грунта, можно исходя из табличных цифр с определенной точностью сказать, какая именно несущая способность является расчетной именно для вашего участка. Если вы использовали экспериментальное выявление пористости, то убедитесь, что было проведено хотя бы 3 опыта, чтобы получить нужную величину с достаточно высокой точностью. При желании получить максимально близкие к реальности данные, используйте специальный калькулятор, где есть возможность указывать все влияющие на конечную цифру коэффициенты вот здесь.

silastroy.com

Определение значения несущей способности грунта

  • Дата: 14-08-2014
  • Просмотров: 1998
  • Рейтинг: 54

Довольно часто при самостоятельном строительстве не проводят расчетов несущей способности грунта. Это приводит к тому, что конструкция фундамента, самого дома подвергается усадке. Такое действие можно проконтролировать, если для грунта предварительно просчитать все нагрузки. Если этого не сделать, то дом начнет покрываться трещинами из-за неравномерной усадки. Для правильного определения несущей способности, которая оказывает определенное влияние на усадку фундамента, особенности строительства дома, необходимо обратить внимание на тип грунта на участке строительства, его характеристики, предельные значения по нагрузкам от строения и фундамента, возможные сейсмические нагрузки. Часто на этом же этапы выполняется определение несущей способности свай, ленты, плиты фундамента.

Таблица сопротивления грунтов.

Что надо учесть перед началом строительных работ?

В результате усадки здание может опуститься на величину от 2 до 10 см, но неравномерные усадки опасны. Например, если по всем расчетам требуется установка свай, то именно такой тип основания и надо использовать, в противном случае вскоре появятся сильные трещины, строение начнет деформироваться. Для определения несущей способности грунта надо предварительно произвести инженерно-геологические изыскания, в результате которых будут получены такие данные:

  • тип почвы и ее особенности;
  • уровень залегания грунтовых вод;
  • данные по предполагаемым нагрузкам от основания и конструкции дома.

Определяется расчетный вес стен, перекрытий, кровли, материал изготовления фундамента, также нельзя забывать о нагрузке от массы обстановки дома, предполагаемого количества проживающих людей. Даже при использовании для основания свай, надо помнить, что они также оказывают нагрузку. Поэтому заранее определяется размер подошвы свай с учетом нагрузки на каждый 1 см² площади. Несущая способность основания вычисляется с учетом давления от массы дома, массы самого фундамента.

Если пренебречь этими показателями, то фундамент долго не прослужит.

Пирамида количественного состава грунтов.

Определение несущей способности устанавливается, исходя из специальных табличных данных.

Для расчета можно пользоваться такими данными:

  1. Песчаный гравелистый, крупные пески: расчетное сопротивление для плотных — 4,2 кг/ см², для средней плотности — 3,5 см².
  2. Для песков со средней фракцией расчетное сопротивление — 3,5 см².
  3. Значение для мелкого и слабовлажного песка средней плотности — 2,5 см².
  4. Для песка, который насыщен влагой, — 2 см².
  5. Для глинистых расчетное сопротивление следующее: для твердых глин при большой плотности — 6 см², при средней плотности — 3 см². Для пластичных глинистых большой плотности — 3 см², для глинистых со средней плотностью — 1 см².
  6. Значение несущей способности для крупнообломочного, галечного, гравийного, щебенчатого составляет — 6 см².
  7. Для суглинка сухого — 3 см². для суглинка пластичного, т. е. насыщенного влагой, расчет производится на основании значений: для большой плотности — 3 см², для средней плотности — 1 см².
  8. Для супеси значение составляет: для сухого при большой плотности — 3 см². Для влажного типа расчет производится с учетом таких показателей: при большой плотности — 2,5 см², при средней плотности — 2 см².

Вернуться к оглавлению

Схема развития деформаций и перемещений грунта.

Расчет оснований по несущей способности можно выполнить, определив тип грунта. Глину от песка визуально отличить так же легко, как и крупный песок от мелкого, высокую плотность от низкой. Даже если расчет оснований по несущей способности требуется проводить с учетом влажности, то определить влажность почвы не составит труда. На участке делаются скважины, по которым и определяется уровень глубины грунтовых вод. Если влаги не выделяется, то расчет оснований по несущей способности можно выполнять с учетом того, что почва сухая. Если вода скапливается в проделанных углублениях, то надо определить, в каком количестве. Это особенно важно для глинистых, песчаных грунтов. Если влажность высокая, то рекомендуется установка свай.

Надо обращать внимание и на то, какая глубина заложения свай или ленточного фундамента планируется. Чтобы быстро и качественно выполнить такой расчет, надо пользоваться не только табличными данными, но и формулами. Расчет требует использования показателя R0, которое показывает несущую способность для определения данных по фундаменту с шириной в 1 м, при глубине заложения в 2 м. Расчет производится при помощи следующей формулы:

  • R = R0 * [1 + k1*(b — 100)/100] * (d +200)/2*200, при условии определения, что глубина заложения будет составлять до 2 м;
  • R = R0 * [1 + k1 *(b — 100)/100] + k2*g*(d — 200), при условии определения, что для фундамента глубина заложения принимается больше 2 м.

Расчет выполняется с учетом таких данных:

Таблица значений несущей способности свай.

  1. k1 — это коэффициент, расчет которого проводить не надо, данные берутся из специальной таблицы. Например, значение в 0,125 применяется для песчаных и крупнообломочных. Для пылеватых, глинистых, для суглинка, супеси расчет проводится с подстановкой коэффициента в 0,5;
  2. k2 — это коэффициент, который используется для определения несущей способности песчаных и крупнообломочных почв;
  3. g — это коэффициент, который используется для определения удельного веса грунта, находящегося от подошвы основания и выше (используется для свай, лент, плит и прочего);
  4. b — ширина основания (для свай используется значение круглого либо квадратного сечения, тут применяется формула b=√а;
  5. d — глубина фундамента, тут значение зависит от того, какая группа фундаментов применяется, от условий строительства, будущих нагрузок и прочего. Методы расчета этого значения самые разнообразные, факторов, которые оказывают влияние на получение значения, много.

Методы подсчетов разные, лучше всего за помощью обращаться к специалистам. Если на участке уже стоят дома, которые были построены несколько лет назад и целостность их конструкции находится в отличном состоянии, то формулы используются в том виде, как они даны. Но если строений в округе нет, а состояние почвы вызывает сомнения, то лучше всего не полагаться на приближенные вычисления, а сразу заказать исследования. Это позволит обеспечить надежность и безопасность будущего дома.

Вернуться к оглавлению

При сооружении фундамента из свай необходимо брать во внимание вибрационные нагрузки, которые будут оказываться на строение, основание. Совокупность воздействия на грунт нагрузки от жилого дома, от всех вибраций, от сейсмических колебаний приводит к тому, что несущая способность ослабляется на определенное значение.

Для этого необходимо полученное значение сопротивления и несущей способности грунтов разделить на коэффициент 1,5, чтобы получить итоговое значение с учетом предполагаемых сейсмических нагрузок. Именно выполнение таких вычислений позволяет в будущем полностью избежать смещений грунта, деформаций и сильных повреждений основания фундамента из свай, самой конструкции жилого дома и отдельных его частей.

Вернуться к оглавлению

Схема строительства фундамента на вечномерзлом грунте.

Методы определения несущей способности грунта также требуют учета и таких данных, как предельно допустимые значения нагрузок на основание. Все зависит от исходной плотности почвы, давление от насыпки, как давно она была произведена до начала сооружения фундамента. Чтобы все расчеты для фундамента были произведены максимально точно, можно пользоваться уже готовыми данными. Например, зависимость предельного давления от вида грунта;

  • для песчаных предельная величина составляет 2,5 кг/ см²;
  • при использовании породы отвалов из шлаков, песчаных грунтов значение будет равно 1,8 кг/ см²;
  • при использовании отвалов породы из золы, отходов строительства, глинистых почв предельное значение равно 1,2 кг/ см².

Расчет несущей способности — это один из важнейших этапов подготовительных работ, без которого начинать сооружение фундамента просто нельзя. Такой расчет производится после того, как определен вид почвы на участке. В обязательном порядке надо учитывать и то, как давно производились работы на самом участке, какой материал применялся для подсыпки.

По завершении подобной операции будет понятно, какова нагрузка на различные элементы конструкций, каков запас прочности строительных материалов и конструкции в целом. Оптимально спланированные конструкции позволят эксплуатировать строение долго без каких-либо ремонтов, но при условии, что нагрузка на фундамент, стены и перекрытия будет стабильной.

moifundament.ru

Расчет несущей способности грунта

Несущая способность грунта – это необходимая характеристика, необходимая при строительстве дома, которая показывает, какую нагрузку может выдержать единица площади грунта. Так же она определяет опорную площадь фундамента дома, чем хуже способность грунта, тем больше должна быть площадь фундамента.

Несущая способность грунта зависит от следующих факторов:

  • Типа грунта.
  • От степени уплотненности и насыщенности грунта влагой.

Несущие способности различных грунтов

Тип грунта Плотный, кг/см² Средней плотности, кг/см²
Крупный гравелистый песок 6 5
Песок средней крупности 5 4
Мелкий маловлажный песок 4 3
Мелкий песок, насыщенный влагой 3 2
Супеси сухие 3 2,5
Супеси, насыщенные влагой (пластичные) 2,5 2
Суглинки сухие 3 2
Суглинки, насыщенные влагой (пластичные) 3 1
Глины сухие 6 2,5
Глины, насыщенные влагой (пластичные) 4 1

Увеличение влажности грунта обязательно снижает в несколько раз его несущую способность. Пески средней крупности и крупные пески не меняют своих свойств, при увеличении влажности. Избыточная влажность грунта, как правило, зависит от наличия грунтовых вод на участке.

Узнать несущую способность грунта можно при помощи специалистов, или самостоятельно. Для этого необходимо земляным буром пробурить скважину в земле глубиной 2 метра. Это позволит определить тип грунта и его увлажненность.

Песок от глины отличить легко, в песке ясно видны отдельные песчинки. Крупный песок имеет размер частиц от 0,25 до 5 мм, средний – до 2 мм. Супесь содержит до 10% глинистых частиц. Суглинок содержит глинистых частиц до 30%. Глина – самый пластичный грунт, его легко можно скатать в шарик, а при его сжатии по краям не появятся трещины.

Влажность грунта можно определить визуально, если в вырытой яме сухо – грунт сухой, если же в яме через некоторое время скапливается вода – грунт насыщен влагой.

Во время строительных работ далеко не всегда исследуется несущая способность грунта, обычно используют приблизительные расчеты 2 кг/см².

Необходимо рассчитывать несущую способность грунта при следующих видах строительных работ:

  • Реконструкция, так как при возведении надстроек или пристроек возможно увеличение нагрузки на существующий фундамент.
  • Перепланировка, так как меняется нагрузка на фундамент за счет перегородок и стяжек.
  • Капитальный ремонт, при замене перекрытий или установке дополнительного оборудования увеличивается нагрузка на фундамент.
  • При проседании грунта.
  • При появлении трещин в фундаменте.

Расчет несущей способности грунта необходимо проводить совместно с анализом грунта.

nenovost.com


Смотрите также