Установление несущей способности грунта (табличные значения) находящегося под проектируемым или реконструируемым фундаментом начинают с геологической разведки. Для этого на строительной площадке из скважин или шурфов отбираются и исследуются пробы грунта.
Сначала производится классификация грунта. Гранулометрическим и/или методом отмучивания находится состав грунта и определяется его название.
Затем исследуются физические характеристики грунта. Методом режущего кольца устанавливается плотность грунта, методом высушивания и взвешивания определяется влажность, а скручиванием грунта в жгут и испытание балансирным конусом — консистенция грунта.
Далее делаются дополнительные лабараторные исследования грунта или производится еще несколько вычислений расширяющих количество физических характеристик грунтов.
При невозможности точного установления типа грунта самостоятельно, наличие на участке органических, мерзлых, насыпных грунтов и при любых других сомнениях в классифицировании грунта, для определения несущей способности грунта, нужно привлекать лицензированные геологические организации.
Краткое содержание статьи
- Уровень отвественности здания
- Определение расчетного сопротивления основания R по таблицам
- Пример определения расчетного сопротивления грунта основания по таблицам
- Определение расчетного сопротивления основания R по физическим характеристикам грунта
- Пример определения расчетного сопротивления грунта основания по физическим характеристикам грунта
Уровень отвественности здания
Здание или сооружение должно быть отнесено к одному из следующих уровней ответственности: повышенный, нормальный и пониженный (статья 4 пункты 7–10 действующего технического регламента о безопасности зданий и сооружений Федерального закона №384-ФЗ) .
К повышенному уровню отвественности относятся: особо опасные, технически сложные или уникальные объекты.
К пониженному — здания и сооружения временного (сезонного) назначения, а также здания и сооружения вспомогательного использования, связанные с осуществлением строительства или реконструкции либо расположенные на земельных участках, предоставленных для индивидуального жилищного строительства.
Все остальные здания и сооружения относятся к нормальному уровню отвественности.
Формулировка идентификации зданий относящихся к третьему (пониженному) уровню отвественности — расплывчатая. Непонятно, описанны две группы зданий и сооружений: временные и вспомогательные или три группы — временные, вспомогательные и индивидуальные? В Белоруссии жилые индивидуальные дома высотой не более 2 этажей относят к третьей группе отвественности и в России жилые здания высотой до 10 м раньше тоже относили к этой группе. В новом техническом регламенте ясности в этом вопросе нет. Видимо его каждому придется решать самостоятельно. От выбора уровня отвественности зависит объем геологических изысканий и методика расчета фундаментов.
Определение расчетного сопротивления основания R по таблицам
Этот метод применяется для предварительного и окончательного расчета оснований для зданий третьего уровня ответственности находящихся в благоприятных условиях. Либо для предварительного расчета оснований для зданий второго уровня отвественности находящегося в любых, в том числе и неблагоприятных инженерно-геологических условиях.
«Благоприятными» считаются условия, при которых слои грунта в основании залегают горизонтально (уклон слоев не превышает 0,1), а сжимаемость грунта не увеличивается по крайней мере до глубины, равной двойной ширине самого большого отдельного фундамента и четырем ширинам ленточного (считая от уровня его подошвы).
Для фундаментов шириной bo = 1 м и глубиной заложения do = 2 м значения расчетного сопротивления основания (Ro ) приведены в таблицах 11–15. С увеличением или уменьшением глубины заложения фундамента изменяется несущая способность грунта основания. В этом случае расчетные сопротивления основания (R) на различных глубинах следует определять по формулам:
R = Ro [1 +k1(b — bo) / bo] (d + do) /2do при d < 2 м;
R = Ro [1 +k1(b — bo) / bo] + k2γ'(d — do) при d > 2м
где b — ширина фундамента, м; d — глубина заложения подошвы, м ; γ’— расчетное значение удельного веса грунта, залегающего выше подошвы фундамента, кН/м³; k1 — коэффициент, принимаемый для оснований, сложенных крупнообломочными грунтами и песками, k1 = 0,125; для оснований сложенных пылеватыми песками, супесями, суглинками и глинами, k1 = 0,05; k2 — коэффициент, принимаемый для оснований, сложенных крупнообломочными песчаными грунтами — k2 = 0,25, сложенных супесями и суглинками —k2 = 0,2; глинами — k2 = 0,15.
Таблица 11
| Крупнообломочные грунты | Значения Rо, кПа (кг/см²) |
|---|---|
| Галечниковые (щебенистые) с песчаным заполнителем | 600 (6) |
| Галечниковые (щебенистые) с глинистым заполнителем при показателе текучести: Ip ≤ 0,5 0,5 < Ip ≤ 0,75 |
450 (4,5) |
| Гравийные (дресвяные) с песчаным заполнителем | 500 (5) |
| Гравийные (дресвяные) с глинистым заполнителем при показателе текучести: Ip ≤ 0,5 0,5 < Ip ≤ 0,75 |
400 (4) |
Таблица 12
| Пески | Значения Ro, кПа (кг/см²),в зависимости от плотности сложения песков | |
|---|---|---|
| плотные | средней плотности | |
| Крупные | 600 (6) | 500 (5) |
| Средней крупности | 500 (5) | 400 |
| Мелкие: маловлажные влажные и насыщенные водой |
400 (4) 300 (3) |
300 (3) 200 (2) |
| Пылеватые: маловлажные влажные насыщенные водой |
300 (3) 200 (2) 150 (1,5) |
250 (2,5) 150 (1,5) 100 (1) |
Таблица 13
| Глинистые грунты | Коэффициент пористости, е | Значения Ro, кПа (кг/см²), при показателе текучести грунта | |
|---|---|---|---|
| I L = 0 | I L = 1 | ||
| Супеси | 0,5 | 300 (3) | 300 (3) |
| 0,7 | 250 (2,5) | 200 (2) | |
| Суглинки | 0,5 | 300 (3) | 250 (2,5) |
| 0,7 | 250 (2,5) | 180 (1,8) | |
| 1 | 200 (2) | 100 (1) | |
| Глины | 0,5 | 600 (6) | 400 (4) |
| 0,6 | 500 (5) | 300 (3) | |
| 0,8 | 300 (3) | 200 (2) | |
| 1,1 | 250 (2,5) | 100 (1) | |
Таблица 14
| Глинистые грунты | Значения Ro, кПа (кг/см²), глинистых просадочных грунтов | |||
|---|---|---|---|---|
| природного сложения с плотностью в сухом состоянии ρd, т/м³ | уплотненных с плотностью в сухом состоянии ρd, т/м³ | |||
| 1,35 | 1,55 | 1,60 | 1,70 | |
| Супеси | 300 (3) / 150 (1,5) | 350 (3,5) / 180 (1,8) | 200 (2) | 200 (2) |
| Суглинки | 350 (3,5) / 180 (1,8) | 400 (4) / 200 (2) | 250 (2,5) | 300 (3) |
Таблица 15
| Характеристики насыпи | Ro, кПа (кг/см²) | |||
|---|---|---|---|---|
| Пески крупные, средней крупности и мелкие, шлаки и т.п. при степени влажности Sr | Пески пылеватые, супеси, суглинки, глины, золы и т.п. при степени влажности Sr | |||
| Sr ≤ 0,5 | Sr ≥ 0,8 | Sr ≤ 0,5 | Sr ≥ 0,8 | |
| Насыпи, планомерно возведенные с уплотнением | 250 (2,5) | 200 (2,0) | 180 (1,8) | 150 (1,5) |
| Отвалы грунтов и отходов производств: с уплотнением без уплотнения |
250 (2,5) |
200 (2,0) |
180 (1,8) |
150 (1,5) |
| Отвалы грунтов и отходов производств: с уплотнением без уплотнения |
150 (1,5) |
120 (1,2) |
120 (1,2) |
100 (1,0) |
Расчетное сопротивление грунта основания Ro — это такое безопасное давление, при котором сохраняется линейная зависимость осадок фундаментов, а глубина развития зон местного нарушения прочности под его краями не превышает размера 1/4 ширины подошвы фундамента.
Определение расчетного сопротивления основания R по физическим характеристикам грунта
Этот метод применяется для окончательного расчета оснований для зданий второго уровня ответственности.
Расчетное сопротивление грунта основания определяется по формуле:
R = (m1m2 / k) [M1kzbγ + M2d1γ’ + (M2 — 1) dbγ’ + M3с],
где m1 и m2 — коэффициенты условий работы, принимаемые по табл. 16; k — коэффициент, k = 1, если характеристики свойств грунтов определены опытным путем, k = 1,1, если характеристики приняты по справочным таблицам; M1, M2, M3 — коэффициенты, принимаемые по табл. 17; kz — коэффициент, при b < 10 м — kz =1 при b > 10 м — kz = z/b + 0,2 (здесь z = 8 м); b — ширина подошвы фундамента, м; γ — осреднен ное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента (при наличии подземных вод определяется с учетом взвешивающего действия воды), кН/м³; γ’ — то же для грунтов, залегающих выше подошвы; с — расчетная величина удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента, кПа; db — глубина подвала, т.е. расстояние от уровня планировки до пола подвала, м. Для сооружений с подвалом шириной менее 20 м и глубиной свыше 2 м принимается db = 2 м, при ширине подвала больше 20, db = 0; d1 — глубина заложения фундамента бесподвальных сооружений от уровня планировки (м) или приведенная глубина заложения фундаментов от уровня пола подвала, определяемая по формуле: d1 = hs + hcfγcf / γ’ ,здесь hs — толщина слоя грунта выше подошвы фундамента под подвалом: hcf — толщина пола подвала; γcf — расчетное значение удельного веса материала пола подвала, кН/м³.
Таблица 16
| Грунты | Коэффициент m1 | Коэффициент m2 для сооружений с жесткой конструктивной схемой при соотношении длины сооружения или его отсека к высоте L/H, равном | |
|---|---|---|---|
| 4 и более | 1,5 и менее | ||
| Крупнообломочные с песчаным заполнителем и песчаные, кроме мелких и пылеватых | 1,4 | 1,2 | 1.4 |
| Пески мелкие | 1,3 | 1,1 | 1,3 |
| Пески пылеватые маловлажные и влажные | 1,25 | 1,0 | 1,2 |
| Пески насыщенные водой | 1,1 | 1,0 | 1,2 |
| Пылевато-глинистые, а также крупнообломочные с пылеватоглинистым заполнителем с показателем текучести грунта или заполнителя I L ≤ 0,25 | 1,25 | 1,0 | 1,1 |
| То же при 0,25 < I L ≤ 0,5 | 1,2 | 1,0 | 1,1 |
| То же при I L > 0,5 | 1,1 | 1,0 | 1,0 |
Таблица 17
| Угол внутреннего трения, φ, град | Коэффициенты | ||
|---|---|---|---|
| M1 | M2 | M3 | |
| 0 | 0 | 1,00 | 3,14 |
| 1 | 0,01 | 1.06 | 3,23 |
| 2 | 0,03 | 1,12 | 3,32 |
| 3 | 0,04 | 1,18 | 3,41 |
| 4 | 0,06 | 1,25 | 3,51 |
| 5 | 0,08 | 1,32 | 3,61 |
| 6 | 0,10 | 1,39 | 3,71 |
| 7 | 0,12 | 1,47 | 3,82 |
| 8 | 0,14 | 1,55 | 3,93 |
| 9 | 0,16 | 1,64 | 4,05 |
| 10 | 0,18 | 1.73 | 4,17 |
| 11 | 0,21 | 1,83 | 4,29 |
| 12 | 0,23 | 1,94 | 4,42 |
| 13 | 0,26 | 2,05 | 4,55 |
| 14 | 0,29 | 2.17 | 4.69 |
| 15 | 0,32 | 2,30 | 4,84 |
| 16 | 0,36 | 2,43 | 4,99 |
| 17 | 0,39 | 2,57 | 5,15 |
| 18 | 0,43 | 2,73 | 5,31 |
| 19 | 0,47 | 2,89 | 5,48 |
| 20 | 0,51 | 3,06 | 5,66 |
| 21 | 0,56 | 3,24 | 5,84 |
| 22 | 0,61 | 3,44 | 6,04 |
| 23 | 0,69 | 3,65 | 6.24 |
| 24 | 0,72 | 3,87 | 6,45 |
| 25 | 0,78 | 4,11 | 6,67 |
| 26 | 0,84 | 4,37 | 6,90 |
| 27 | 0,91 | 4,64 | 7,14 |
| 28 | 0,98 | 4,93 | 7,40 |
| 29 | 1,06 | 5,25 | 7,67 |
| 30 | 1,15 | 5,59 | 7,95 |
| 31 | 1,24 | 5,95 | 8,24 |
| 32 | 1,34 | 6,34 | 8,55 |
| 33 | 1,44 | 6,76 | 8,88 |
| 34 | 1,55 | 7,22 | 9,22 |
| 35 | 1,68 | 7,71 | 9,58 |
| 36 | 1,81 | 8,24 | 9,97 |
| 37 | 1,95 | 8,81 | 10,37 |
| 38 | 2,11 | 9,44 | 10,80 |
| 39 | 2,28 | 10,11 | 11,25 |
| 40 | 2,46 | 10,85 | 11,73 |
| 41 | 2,66 | 11,64 | 12,24 |
| 42 | 2,88 | 12,51 | 12,79 |
| 43 | 3,12 | 13,46 | 13,37 |
| 44 | 3,38 | 14,50 | 13,98 |
| 45 | 3,66 | 15,64 | 14,64 |
