Что такое расчетное сопротивление r грунта основания
Расчетное сопротивление грунта основания
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!
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.
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 R0, кПа, при показателе текучести грунта
5.5.2. Расчетное сопротивление грунтов основания
(здесь hs — толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны подвала, м; hcf — толщина конструкции пола подвала, м; γcf — расчетное значение удельного веса материала пола подвала, кН/м 3 ); db — глубина подвала — расстояние от уровня планировки до пола подвала, м (для сооружений с подвалом шириной В ≤ 20 м и глубиной более 2 м принимается db = 2 м, при ширине подпали В > 20 и принимается d > 0).
| Грунты | γс1 | γс2 для сооружений с жесткой конструктивной схемой при отношении длины сооружения или его отсека к его высоте L/H | |
| ≥ 4 | IL ≤ 0,25 0,25 IL ≤ 0,5 IL > 0,5 | 1,4 1,3 | |
Примечания: 1. Жесткую конструктивную схему имеют сооружения, конструкции которых приспособлены к восприятию усилий от деформаций оснований путем применения специальных мероприятий.
2. Для сооружений с гибкой конструктивной схемой значение коэффициента γc2 принимается равным единице.
3. При промежуточных значениях L/H коэффициент γc2 определяется интерполяцией.
| φII,° | Mγ | Mq | Mc | φII,° | Mγ | Mq | Mc |
| 0 | 0 | 0 | 3,14 | 23 | 0,69 | 3,65 | 6,24 |
| 1 | 0,01 | 0,06 | 3,23 | 24 | 0,72 | 3,87 | 6,45 |
| 2 | 0,03 | 1,12 | 3,32 | 25 | 0,78 | 4,11 | 6,67 |
| 3 | 0,04 | 1,18 | 3,41 | 26 | 0,84 | 4,37 | 6,90 |
| 4 | 0,06 | 1,25 | 3,51 | 27 | 0,91 | 4,64 | 7,14 |
| 5 | 0,08 | 1,32 | 3,61 | 28 | 0,98 | 4,93 | 7,40 |
| 6 | 0,10 | 1,39 | 3,71 | 29 | 1,06 | 5,25 | 7,67 |
| 7 | 0,12 | 1,47 | 3,82 | 30 | 1,15 | 6,59 | 7,95 |
| 8 | 0,14 | 1,55 | 3,93 | 31 | 1,24 | 5,95 | 8,24 |
| 9 | 0,16 | 1,64 | 4,05 | 32 | 1,34 | 6,34 | 8,55 |
| 10 | 0,18 | 1,73 | 4,17 | 33 | 1,44 | 6,76 | 8,88 |
| 11 | 0,21 | 1,83 | 4,29 | 34 | 1,55 | 7,22 | 9,22 |
| 12 | 0,23 | 1,94 | 4,42 | 35 | 1,68 | 7,71 | 9,58 |
| 13 | 0,26 | 2,05 | 4,55 | 36 | 1,81 | 8,24 | 9,97 |
| 14 | 0,29 | 2,17 | 4,69 | 37 | 1,95 | 8,81 | 10,37 |
| 15 | 0,32 | 2,30 | 4,84 | 38 | 2,11 | 9,44 | 10,80 |
| 16 | 0,36 | 2,43 | 4,99 | 39 | 2,28 | 10,11 | 11,25 |
| 17 | 0,39 | 2,57 | 5,15 | 40 | 2,46 | 10,85 | 11,73 |
| 18 | 0,43 | 2,73 | 5,31 | 41 | 2,66 | 11,64 | 12,24 |
| 19 | 0,47 | 2,89 | 5,48 | 42 | 2,88 | 12,51 | 12,79 |
| 20 | 0,51 | 3,06 | 5,66 | 43 | 3,12 | 13,46 | 13,37 |
| 21 | 0,56 | 3,24 | 5,84 | 44 | 3,38 | 14,50 | 13,98 |
| 22 | 0,61 | 3,44 | 6,04 | 45 | 3,66 | 15,64 | 14,64 |
Когда расчетная глубина заложения фундаментов принимается от уровня планировки подсыпкой, в проекте оснований и фундаментов должно приводиться требование о необходимости выполнения планировочной насыпи до приложения полной нагрузки на основание. Аналогичное требование должно содержаться и в отношении устройства подсыпок под полы в подвале.
где ψ = π/(ctgφII + φII – π/2) ; φII — расчетное значение угла внутреннего трения, рад.
Как видно из формулы (5.29), значение R зависит не только от физико-механических характеристик грунтов основания, но и от искомых геометрических размеров фундамента — ширины и глубины его заложения. Поэтому определение размеров фундаментов приходится вести итерационным способом, задавшись предварительно какими-то начальными размерами.
Решение. Для вычисления расчетного сопротивления грунта основания по формуле (5.29) принимаем: по табл. 5.11 для песка мелкого маловлажного и здания жесткой конструктивной схемы при L/H = 1,5, γс1 = 1,3 и γс2 = 1,3; по табл. 5.12 при φII = 32º Mγ = 1,34; Mq = 6,34 и Мc = 8,55. Поскольку значения прочностных характеристик грунта приняты по справочным таблицам, k = 1,1. При b = 1,4 м kz = 1.
Приведенная глубина заложения фундамента от пола подвала по формуле (5.30)
По формуле (5.29) определяем:
R = 
[1,34 · 1 · 1,4 · 18 + 6,34 · 0,57 · 17 + (6,34 – 1)1,2 · 17 + 8,55 · 2] = 1,54 · 221 = 340 кПа.
Двойную интерполяцию при определении R0 по табл. 5.13 для пылевато-глинистых грунтов с промежуточными значениями IL и е рекомендуется выполнять по формуле [2]
500
400/350
Средней крупности
Мелкие:
маловлажные
влажные и насыщенные водой
Пылеватые:
маловлажные
влажные
насыщенные водой
500/400
300/250
200/150
160/100
0,5
0,7
Суглинки с коэффициентом пористости е :
0,5
0,7
1,0
Глины с коэффициентом пористости e :
0,5
0,6
0,8
1,0
250/200
600/400
500/300
300/200
250/100
Значения R0 в табл. 5.13 относятся к фундаментам, имеющим ширину b1 = 1 м и глубину заложения d1 = 2 м. При использовании значений R0 по табл. 5.13 для окончательного назначения размеров фундаментов расчетное сопротивление грунта основания R определяется по формулам:
где b и d — соответственно ширина и глубина заложения проектируемого фундамента, м; γ´ — удельный вес грунта, расположенного выше подошвы фундамента, кН/м 3 ; k1 — коэффициент принимаемый для крупнообломочных и песчаных грунтов (кроме пылеватых песков) k1 = 0,125, а для пылеватых песков, супесей, суглинков и глин k1 = 0,05; k2 — коэффициент, принимаемый для крупнообломочных и песчаных грунтов k2 = 2,5, для супесей и суглинков k2 = 2, а для глин k2 = l,5.
Решение. Пользуясь значениями R0 (см. табл. 5.13), по формуле (5.32) вычисляем:
кПа.
Далее по формуле (5.34) получаем:
кПа.
Расчетное сопротивление R основания, сложенного крупнообломочными грунтами, вычисляется по формуле (5.29) на основе результатов непосредственных определений прочностных характеристик грунтов. При отсутствии таких испытаний расчетное сопротивление определяется по характеристикам заполнителя, если его содержание превышает 40%. При меньшем содержании заполнителя значение R для крупнообломочных грунтов допускается принимать по табл. 5.13.
При необходимости увеличения нагрузок на основание существующих сооружений при их реконструкции (замене оборудования, надстройке и т.п.) расчетное сопротивление основания должно приниматься в соответствии с данными о состоянии и физико-механических свойствах грунтов основания с учетом типа и состояния фундаментов и надфундаментных конструкций сооружения, продолжительности его эксплуатации и ожидаемых дополнительных осадок при увеличении нагрузок на фундаменты. Следует также учитывать состояние и конструктивные особенности примыкающих сооружений, которые, оказавшись в пределах «осадочной воронки», могут получить повреждения.
| Коэффициент пористости е и показатель текучести IL | Значения kd при фундаментных плитах | |
| прямоугольных | с угловыми вырезами | |
| е ≤ 0,5 и IL ≤ 0 | 1,3 | 1,3 |
| е = 0,6 и IL = 0,25 | 1,15 | 1,15 |
| e ≥ 0,7 и IL ≥ 0,5 | 1,0 | 1,15 |
Примечания: 1. При промежуточных значениях е и IL коэффициент kd принимается по интерполяции.
2. Для плит с угловыми вырезами коэффициент kd учитывает повышение R на 15%.
Если в пределах сжимаемой толщи основания на глубине z от подошвы фундамента расположен слой грунта меньшей прочности, чем прочность лежащих выше слоев (рис. 5.24), необходима проверка соблюдения условия
здесь N — суммарная вертикальная нагрузка на основание от фундамента, кН; l и b — соответственно длина и ширина фундамента, м.
Формула (5.36) для ленточного фундамента принимает вид
где n — вертикальная нагрузка на 1 м длины фундамента, кН/м,
а для квадратного фундамента —
Сорочан Е.А. Основания, фундаменты и подземные сооружения
Расчетное сопротивление грунта
Механизм сопротивления грунта
В случае связного грунта и небольших нагрузках деформация основания будет иметь упругий характер. На этом этапе не происходит уплотнения грунта и изменения структурной прочности σstr. Следует отметить, что сыпучие (несвязанные) грунты или глинистые грунты нарушенной структуры не обладают структурной прочностью.
При увеличении нагрузки Р, больше σ str, развивается процесс уплотнения. При этом возникает перемещение частиц грунта, снижается его пористость. Связь деформаций и нагрузки имеет близкую к линейной зависимость. Развивающиеся осадки несут стабилизированный характер, т.е. не развиваются во времени. При этом касательные напряжения значительно ниже предельных, т.е. отсутствует предельные области в любой точке основания. Наибольшая нагрузка на этом участке называется начальной критической нагрузкой Рн.кр. См. рисунок.
Нормативное сопротивление грунта
Опытным путем и продолжительными наблюдениями за осадками зданий и сооружений было установлено, что если допустить под фундаментом развитие зон предельного равновесия ну глубину не более 1/4 от ширины фундамента, то несущая способность основания остается обеспеченной, а развитие осадок во времени имеет стабилизированный характер, т.е. стремящийся к постоянной величине. При этом связь напряжений и деформаций в грунтовом массиве остается приближенной к линейной зависимости, т.е. возможно применение математического аппарата теории линейно деформируемого грунта.
Таким образом, еще в середине 20-го века было введено понятие нормативного сопротивления грунта, соответствующего наибольшему значению среднего сжимающего напряжения, до достижении которого сохраняется относительно линейная зависимость между напряжениями и деформациями грунта.
Расчетное сопротивление грунта
Дальнейшее развитие строительной науки и практики позволило еще дальше отодвинуть предел линейной работы грунта. Было введено понятие расчетного сопротивления грунта основания R.
Сегодня расчетное сопротивление грунта широко используется в проектной и строительной практике. Эта величина подлежит нормированию и должна рассчитываться строго в соответствии с действующими нормами и правилами в строительстве. Как правило, его используют для предварительного определения габаритов фундаментов и для расчета деформаций основания, когда средние напряжения под подошвой фундамента не должны превышать значения R.
Определить расчетное сопротивление грунта основания, в режиме онлайн, можно здесь.
Предельная критическая нагрузка
В практике проектирования оснований и фундаментов, предельные критические нагрузки на фундаменты определяются при расчетах оснований по несущей способности. Цель таких расчетов, в соответсвии со строительными нормами и правилами, является обеспечение прочности и устойчивости оснований, а также недопущение сдвига фундамента по подошве.
Методика определения критических нагрузок различна для скальных, дисперсных и нестабилизированных глинистых грунтов.
Определение несущей способности грунта
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
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:
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.
| 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 Расчетные сопротивления Ro песков | ||
| 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) |
| 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) | |
| 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) |
В числителе приведены значения Ro, относящейся к незамоченным просадочным грунтам со степенью влажности Sr ≤ 0,5; в знаменателе — значения Ro, относящиеся к таким же грунтам с Sr ≥ 0,8, а также к замоченным грунтам.