Несущая способность грунта

Несущая способность грунта

Несущая способность грунтов, что это, как её определить, таблица несущей способности. Как избежать ошибок при вычислении несущей способности грунта в Москве. Всё это и многое другое на странице.

Дмитрий, 29 лет, Москва. «Уважаемые специалисты, буду очень благодарен за ваш совет по вопросу несущей способности грунта. Я приобрел небольшой участок в Орехово-Зуевской, планирую построить там двухэтажную дачу из сруба на свайном фундаменте. Все работы находятся сейчас в стадии проектирования, поскольку я застопорился на определении несущей способности грунта. Подскажите пожалуйста, как правильно определить и рассчитать данную характеристику. Насколько я знаю, тут необходимо сделать все предельно точно, поскольку неправильный расчет крайне негативно скажется на характеристиках будущего фундамента. С уважением.»

Ответ на этот вопрос будет интересен широкому кругу читателей, и имеет смысл подготовить детальную информацию, объясняющую все нюансы определения несущей способности грунта.

• Что влияет на несущую способность грунта
• Как определить тип грунта
• Определяем плотность почвы и уровень грунтовых вод
• Несущая способность грунта таблица
• Риски ошибок в исследования несущей способности грунта
• Наши услуги

Из данной статьи вы узнаете, какие факторы влияют на несущие характеристики почвы, как определить тип грунта и рассчитать свойственную ему несущую способность согласно требованиям действующих строительных норм и правил.

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?

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 R, 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 = R * [1 + k1*(b – 100)/100] * (d +200)/2*200, при условии определения, что глубина заложения будет составлять до 2 м;
• R = R * [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.

Испытания грунтов штампами в полевых условиях

Несущую способность, деформативность грунтовых оснований в полевых условиях определяют по результатам испытаний штампами в шурфах, траншеях, скважинах на уровне закладки фундаментов. Учитываются также данные статического, динамического зондирования.

Грунты на глубине до 6 метров испытывают в шурфах, на более значительном заглублении – в скважинах для бурения. Чтобы провести испытание в шурфах, применяют жесткие металлические либо железобетонные штампы квадратной формы. Средняя площадь их подошв составляет 2500-5000 см. В буровых скважинах для испытаний используют штампы круглой формы с площадями подошв от 600 см.

Схема испытаний в шурфе выглядит таким образом:

1. Гидравлический домкрат создает давление, оно через стойку поступает на штамп. Домкрат подает реактивное усилие, которое анкерное устройство из железных балок, работающее на выдергивание свай, принимает на себя. В качестве анкера можно применять платформу с грузом.
2. В ходе испытания грунта штампами в скважине для бурения с трубой обсадки на почвы устанавливают закрепленный к штанге штамп. Давление создают за счет укладки грузов на платформу с деревянным основанием, прикрепленной к штанге хомутом и тягами. За корректное расположение штампа отвечают направляющие брусья. В состав испытательных установок входят приборы, замеряющие осадки штампа с максимальной точностью.
3. Штамп в ходе испытаний нагружают ступенями. Размеры ступеней выбирают с учетом того, что давление под подошвой должно возрастать на слабых грунтах на 0.05 Мпа и на 0.2 Мпа на плотных. На каждой последующей ступени нагрузки выдерживают до стабилизации или затухания осадки штампов. Для фундаментных мостовых опор осадку загружения будут считать стабилизированной, если она составит до 0.01 мм за последние полчаса. В случае опирания на тугопластичные или глинистые грунты это значение не должно превышать 0.1 мм.

По итогам испытаний на штампе формируют график. Он будет зависеть от осадки штампа С, давления Р, которое поступает через его подошвенные части. На графике нужно выделить начальную зону, в рамках которой зависит осадки и давления будет считаться как прямолинейная. Модуль Е рассчитывается как общая деформация грунта. При испытаниях штампом квадратной формы за значение диаметра берется диаметр круга с площадью, которая равна площади подошвы штампов.

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.

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:

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:

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«.

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

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

Свайно-винтовой фундамент

• 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.

Несущая способность свай

Предельная нагрузка, которую способна выдержать забитая в землю свая. Делится на НС по типу изготовления и по грунту.

Чтобы узнать показатели, существует несколько способов:

• Теоретический расчет по формуле,
• Пробные статистические нагрузки, результаты измеряются специальным прибором — прогибометр,
• Динамические нагрузки – измеряются после погружения свай в землю,
• Зондирование при помощи датчиков,

Расчеты определяют согласно СНиП № 2.02.03-85 «Свайные фундаменты».

Раздел «Фундаменты» включает следующие режимы:

• Крен фундамента – режим предназначен для определения крена прямоугольного в плане фундамента от действующих на него нагрузок от стен и колонн, нагрузок на прилегающие площади и давления соседних фундаментов — в соответствии с требованиями СНиП 2.02.01-83*, СП 50-101-2004 и рекомендациями «Пособия по проектированию оснований зданий и сооружений (к СНиП 2.02.01-83)» НИИОСП им. Н.М. Герсеванова (1986 г., п. 2.233-2.245, 2.212-2.218
• Осадка фундамента – режим предназначен для расчета основания по деформациям прямоугольных в плане столбчатых и ленточных фундаментов, а также жестких плит. Определяются величины средней осадки, просадки, проверяется соответствие давления в уровне подошвы фундамента и кровли всех слоев грунтов расчетному сопротивлению грунтов в соответствии со СНиП 2.02.01-83*, СП 50-101-2004 и «Пособием по проектированию оснований зданий и сооружений (к СНиП 2.02.01-83)» — 1986 г.
• Коэффициенты постели – режим для вычисления коэффициентов постели двумя методами (модель Пастернака и модель слоистого полупространства). В обоих случаях определяются коэффициенты постели C1 (коэффициент сжатия) и C2 (коэффициент сдвига).
• Предельное давление при расчете деформаций – режим предназначен для вычисления предельного давления под подошвой фундамента (расчетного сопротивления грунта) при расчете деформаций с использованием расчетной схемы основания в виде линейно деформируемого полупространства или линейно деформируемого слоя (п. 2.41 СНиП 2.02.01-83*, п. 5.5.8 СП 50-101-2004).

Несущая способность грунта

Для чего нужно знать несущую способность грунта? По своей структуре он напоминает губку — состоит из пор, заполненных воздухом или водой и твердых частиц. Нагрузки меняют объем пор, что, в свою очередь, меняет объем грунта. С увеличением плотности уменьшается пористость. Все это приводит к нарушению равновесия, что, в свою очередь, является причиной сильной просадки. Он начинает выпирать из-под фундамента, смещая всю конструкцию. Сильное смещение опасно для здания. Поэтому необходимо знать его несущую способность, чтобы правильно вычислить максимально допустимую нагрузку.

Несущая способность грунта зависит от трёх факторов:

• тип;
• степень уплотненности;
• насыщенность влагой;

Метод определения несущей способности

1. Для того чтобы узнать несущую способность грунта самостоятельно, необходимо обычным земляным буром сделать скважину, глубиной не меньше 2-х метров. Можно воспользоваться и обычной садовой лопатой. Во время этих работ, сразу можно определиться с типом грунта. Если через несколько дней на дне ямы не появится вода, то его можно считать сухим.
2. Еще один простой способ определить несущую способность грунта. На поверхность земли надо наступить и всю тяжесть тела перенести на каблук. Если каблук входит в землю не полностью, только наполовину, то на участке можно проводить строительные работы. Если каблук легко проваливается, то грунт слабый.

Определение уровня грунтовых вод

• в нескольких местах участка проделывают шурфы, глубиной 2−2,5 м;
• через какое-то время в шурфах должна появиться вода, если этого не произошло, необходимо увеличить глубину на 30−40 см больше глубины промерзания грунта;
• затем определяется глубина грунтовых вод с помощью рейки, которую опускают в шурф;
• расстояние определяется от верхнего участка земли до уровня воды в шурфе;
• в разных участках уровень грунтовых вод может значительно отличаться, поэтому нужно ориентироваться на самый высокий уровень;
• при высоком уровне грунтовых вод проводится дренаж.

Вся информация, полученная при исследовании несущей способности грунта, влияет на проектные работы, подбор необходимых материалов. Это позволит определиться с габаритами фундамента и нагрузкой на грунт, максимально безопасной для здания и последующих эксплуатационных характеристик.