Расчетное значение удельного веса грунтов залегающих ниже подошвы фундамента

Определение расчетного сопротивления грунта основания

Определение расчетного сопротивления грунта основания. Сравнение результатов, полученных в модуле ГРУНТ с ручным расчетом.

Выполняется сравнение расчетного сопротивления грунта основания полученного в модуле ГРУНТ с результатами ручного расчета по СП 22.13330 «Основания зданий и сооружений».

Исходные данные

Размеры фундамента bxl=20х30м; глубина заложения фундамента d=2м; здание с гибкой конструктивной схемой; подвал отсутствует; характеристики грунтов определены по таблицам. Нагрузка на основание N=120000кН; среднее давление по подошве фундамента p=200кН/м 2

Характеристики грунтов основания:

Результаты расчета в модуле ГРУНТ

Rz=392.085кН/м 2 по подошве фундамента (отметка +98.000).
Rz=570.161кН/м 2 на глубине 3.5м от подошвы фундамента (отметка +94.500).

Определение расчетного сопротивления грунта основания под подошвой фундамента R (отметка +98.000)

Расчетное сопротивление грунта основания определяется по формуле:

γС1 и γС2 – коэффициенты условий работы по табл. 5.4 СП 22.13330;
k – коэффициент, принимаемый равным 1, если характеристики определены непосредственными испытаниями и 1.1, если по таблицам;
Mγ, Mq и Mc – коэффициенты, принимаемые по таблице 5.5;
kz – коэффициент, принимаемый равным 1 при b 10, здесь Z0=8м;
b – ширина подошвы фундамента;
γII – осреднённое расчётное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента;
γ’II – осреднённое расчётное значение удельного веса грунтов, залегающих выше подошвы фундамента;
cII – расчётное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента;
d1 – глубина заложения фундаментов бесподвальных сооружений от уровня планировки или приведённая глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подвала;

hs – толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны подвала, м;
hcf – толщина конструкции пола подвала;
γ cf – расчётное значение удельного веса конструкции пола подвала;
db – глубина подвала.

γС1=1.25 и γС2=1, т.к. непосредственно под фундаментом залегает грунт ИГЭ-2 песок пылеватый.
k=1.1 т.к. характеристики грунтов определены по таблицам.
Коэффициенты Mγ, Mq и Mc определяются по таблице 5.5 СП 22.13330 в зависимости от угла внутреннего трения φ. Данная таблица составлена на основании формул:

Т.к. основание под фундаментом неоднородное, то, в соответствии с пунктом 5.6.10 СП 22.13330, для определения R следует принимать средневзвешенные значения характеристики грунтов по глубине ZR=0.5b при b 3 Сi, кПа, кН/м 2 φi, град hi*γi, кН/м 2 hi*Сi, кН/м hi*φi, м*град 2 2.00 17.20 1.00 31.00 34.40 2.00 62.00 3 3.00 17.85 8.00 22.00 53.55 24.00 66.00 4 1.00 18.35 20.00 18.00 18.35 20.00 18.00 ∑ 6.000 – – – 106.30 46.00 146.00 средние значения 17.717 7.667 24.333 – – –

№ИГЭ hi, м γi, кН/м 3 hi*γi, кН/м 2
1 1.00 17.65 17.65
2 1.00 17.20 17.20
2.00 34.85
среднее значение 17.425

Осредненные характеристики определяются по формуле:

Коэффициент, зависящий от ширины фундамента: kz=Z0/b+0.2=8/20+0.2=0.6

Определение расчетного сопротивления грунта основания на глубине 3.5м от подошвы фундамента (отметка +94.500)

Распределение напряжений по глубине сжимаемой толщи:

По глубине сжимаемой толщи должно выполняться условие (условие 5.9 СП 22.13330):

где σzp, σzγ и σzg – вертикальные напряжения на глубине Z от подошвы фундамента.

Определим σz и Rz на глубине Z=3.5м от подошвы фундамента.

Rz определяется для условного фундамента шириной:

где Az=N/σzp=120000/196.224=615.55м2; σzp=196.244кН/м2 – дополнительное давление на глубине Z=3.5м от подошвы фундамента (определено при помощи модуля ГРУНТ); a=(l-b)/2=(30-20)/2=5м.

Средневзвешенные значения характеристики грунтов определяются по глубине ZR=4+0.1*20.23=6.23м.

№ИГЭ hi, м γi/γsbi, кН/м 3 Сi, кПа, кН/м 2 φi, град hi*γi, кН/м 2 hi*Сi, кН/м hi*φi, м*град
3 1.500 17.850 8.000 22.000 26.775 12.000 33.000
4 3.000 18.350 20.000 18.000 55.050 60.000 54.000
5 1.523 18.850 50.000 16.000 28.709 76.150 24.368
6.023 110.534 148.150 111.368
средние значения 18.352 24.597 18.490
№ИГЭ hi, м γi/γsbi, кН/м 3 hi*γi, кН/м 2
1 1.000 17.650 17.650
2 3.000 17.200 51.600
3 1.500 17.850 26.775
5.500 96.025
среднее значение 17.459

Коэффициент, зависящий от ширины фундамента: kz=Z0/b+0.2=8/20.23+0.2=0.595

Расчеты ленточного и столбчатого фундаментов

Перед вводом данных в программу ФОК-Комплекс я стараюсь придерживать такого порядка действия:

1. Определяюсь с отметками, прорисовываю расположения фундаментов, ниже приведен пример:

Примечания:

  1. Формулу (5.7) допускается применять при любой форме фундаментов в плане. Если подошва фундамента имеет форму круга или правильного многоугольника площадью А, значение bпринимают равным .
  1. Расчетные значения удельного веса грунтов и материала пола подвала, входящие в формулу (7) допускается принимать равными их нормативным значениям.
  1. Расчетное сопротивление грунта при соответствующем обосновании может быть увеличено, если конструкция фундамента улучшает условия его совместной работы с основанием, например, фундаменты прерывистые, щелевые, с промежуточной подготовкой и др.
  2. Для фундаментных плит с угловыми вырезами расчетное сопротивление грунта основания допускается увеличивать, применяя коэффициент kd по таблице 5.6.
  3. Если d1>d (d– глубина заложения фундамента от уровня планировки), в формуле (5.7) принимают d1 = dи db = 0.
  4. Расчетное сопротивления грунтов основания R, определяемое по формулам (В.1) и (В.2) с учетом значений R таблиц B.1-В.10 приложения В, допускается применять для предварительного назначения размеров фундаментов в соответствии с указаниями разделов 5-6.

Исходные данные

Основание фундаментом являются – Супесь лессовидная просадочная низкопористая твердая (ИГЭ 2)

сII= 0,6 т/м 2 ; d1 = 2,30 м + 0,10 м * 2,00 т/м 3 / 1,653 т/м 3 = 2,30 м + 0,121 м = 2,421 м;

R = (1,25 х 1,00) / 1,00 * [0,78 * 1,00 * 3,00 м * 1,800 т/м 3 + 4,11 * 2,421 м * 1,653 т/м 3 +

+ (4,11 – 1,00) * 1,05 м * 1,653 т/м 3 + 6,67 * 0,6 т/м 2 ] = 1,25 * (4,212 т/м 2 + 16,44786243 т/м 2 +

+ 5,3978715 т/м 2 + 4,002 т/м 2 ) =37,5746674125 т/м 2 .

Теперь рассмотрим небольшой многоэтажный медицинский центр, в котором необходимо сделать расчет ленточного и столбчатого фундаментов.

Исходные данные примера расчета ленточного фундамента

Площадка строительства характеризуется следующими атмосферно-климатическими воздействиями и нагрузками:

  • вес снегового покрова (расчетное значение) – 240 кг/м 2 ;
  • давление ветра — 38 кг/м 2 ;

основанием является грунт II категории по сейсмическим свойствам.

площадка строительства — 7 баллов.

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.

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

Реконструкция деревянного дома

Расчетное сопротивление

Пример

Задача: определить сопротивление R основания столбчатого фундамента бесподвального деревянного здания (аналогиччно определяется расчетное сопротивление грунта для ленточного фундамента) :

    Ширина столбчатого фундамента b = 0,2 м, длина 0.4 м.
    Глубина заложения* подошвы фундамента от поверхности природного рельефа d = 0,6 м.
    Среднее давление под подошвой фундамента p = 100 кПа.
    Характеристики грунта под подошвой определяются для слоя грунта ниже подошвы фундамента z = b/2 = 0,1 м.

Основание сложено следующими слоями:

    I слой – песок средней плотности γ’ = 16 кН/м3, h = 0,6 м.
    II слой – песок пылеватый, γ = 19,1 кН/м3, h = 1,09 м,
    III слой – песок пылеватый водонасыщенный γ = 20.3 кН/м3, φ = 30°, с = 3.

* – в общем случае глубина заложения определяется согласно главы 5.5 СП 22.13330.2012, однако (см. п.8.1 СП) малоэтажные жилые жилые здания могут возводиться на малозаглубленных, устраиваемых в слое сезоннопромерзающего грунта, и незаглубленных фундаментах. В этом случае глубина заложения фундамента должна назначаться так, чтобы выполнялось условие (1)

По СП 22.13330.2011 предусмариваюся два возможных метода определения расчетного сопротивления грунтов: R при расчете оснований фундаментов по деформациям:

  1. По формуле (5.7) п.5.6.7 при использовании деформационных характеристик грунтов, полученных на основе их непосредственных испытаний в полевых и лабораторных условиях или по таблицам приложения Б в зависимости от их физических характеристик (для предварительных расчетов оснований сооружений I и II уровней ответственности, а также для окончательных расчетов оснований сооружений III уровня ответственности)
  2. по расчетным значениям сопротивления грунтов основания R, приведенных в таблицах В.1-В.10 Приложения В для назначения размеров фундаментов в соответствии с указаниями разделов 5-6.

I. Определения расчетного сопротивлени R с использованием деформационных характеристик грунтов

    где γc1 и γc2 – коэффициенты условий работы, принимаемые по таблице 5.4;
    k – коэффициент, принимаемый равным единице, если прочностные характеристики грунта (φII и cII) определены непосредственными испытаниями, и k =1,1, если они приняты по таблицам приложения Б;
    Mγ, Mq, Mc – коэффициенты, принимаемые по таблице 5.5;
    kz– коэффициент, принимаемый равным единице при b 3 ;
    При бетонной или щебеночной подготовке толщиной hn допускается увеличивать dI на hn.

Коэффициент условий работы γc1, принимаемый по таблице 5.4, для песка пылеватого влажного равен 1,1;
Согласно примечанию 2 к таблице 5.4 для зданий с гибкой конструктивной схемой, которым относятся деревянные дома, значение коэффициента γc2 принимается равным единице.
Результьты определения расчетного значения сопротивления грунта основания фундамента R и значения величин, входящих в формулу (5.7), приведены в ниже следующей таблице.

R.
кПа
γc1 γc2 Mγ kz b,
м
γII,
кН/м 3
Mq d1,
м
γ’II,
кН/м 3
Mc cII,
кПа
k
105 1,1 1 1,3 1 0,2 18,9 6,18 0,6 18,6 8,43 4,8 1,1

II. Определения R с использованием значений расчетного сопротивления грунтов R

Значения R (см.таблицы В.1 – В.9) относятся к фундаментам с шириной b = 1 м и глубиной заложения d = 2 м. При использовании значений для предварительного назначения размеров фундаментов в соответствии с указаниями 5.6.12, 6.1.9, 6.4.19, 6.5.16, 6.6.15, 7.5 расчетное сопротивление грунта основания , кПа, допускается определять по формулам:

где

    b и d – соответственно ширина и глубина заложения проектируемого фундамента, м (см);
    ϒ’II – расчетное значение удельного веса грунта, расположенного выше подошвы фундамента, кН/м3 (кгс/см3);
    k1 – коэффициент, принимаемый для оснований, сложенных крупнообломочными и песчаными грунтами, кроме пылеватых песков, k1 = 0,125, пылеватыми песками , супесями, суглинками и глинами k1 = 0,05;
    k2 – коэффициент, принимаемый для оснований, сложенных крупнообломочными и песчаными грунтами, k2 = 0,25, супесями и суглинками k2 = 0,2 и глинами k2 = 0,15.

(См. основные показатели свойств грунтов)

Результьты определения расчетного значения сопротивления грунта основания фундамента R и значения величин, входящих в формулу (B.1), приведены в ниже следующей таблице.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector