Несущая способность грунтов основания

Какие типы фундамента подходят для различных типов почвы

Основное решение, которое нужно будет принять исходя из типа грунта перед началом строительства – это тип фундамента, который будет использоваться. Здесь не существует универсальных решений: каждый тип основания подходит для определенного типа почвы. Вот базовые рекомендации:

• Столбчатые фундаменты (свайные винтовые, бурозабивные, свайно-ростверковые и другие). Если тип грунта на участке – суглинок или глина, ленточное основание лучше разместить на сваях. Суглинки и глина – высокопучинистые типы почвы, поэтому закладывать фундамент нужно ниже глубины промерзания. В этом смысле сваи позволяют достичь необходимой глубины, а несущая способность сваи по грунту будет достаточной, если дом не относится к наиболее тяжелым (бетон, кирпич).
• Ленточный фундамент. Если почва не заболочена, грунтовые воды залегают не очень глубоко, а дом планируется строить из легкого материала, то мелкозаглубленный ленточный фундамент прекрасно подойдет. По сравнению с плитным он достаточно недорогой, а при условии подходящей почвы он также довольно надежен.
• Монолитная плита (ЖБ или УШП). Это наиболее универсальный тип фундамента. Он подходит как для самых тяжелых строений, так и для практически любых типов грунта, в том числе глинистого. Низкая несущая способность наблюдается у таких типов почвы как торфяные, насыпные грунты, а также неравномерные (к примеру, когда на месте будущей застройки ранее была свалка, и теперь в ней множество мелких частей металла, пластика и других веществ).

Один из главных советов, которые можно дать по поводу выбора подходящего фундамента – обратите внимание на соседские застройки. Поговорить с владельцами домов, выясните, какое основание для своего дома выбрали они, какова масса здания, из чего оно построено, нет ли на стенах трещин, и, конечно же – как давно стоит дом.

Если вы не имеете значительного опыта в вопросах строительства – настоятельно рекомендуем вам не определять тип основания самостоятельно. В идеале это должен делать даже не строитель, а проектировщик, на основании геологических изысканий и точных расчетов. Еще один небольшой «лайфхак» — по возможности всегда заказывайте у одной компании весь комплекс услуг: проектирование, возведение фундамента, «коробки» дома, а в идеале – еще и геологические изыскания.

В противном случае при любом сомнительном результате строители будут перекладывать вину на компанию, закладывавшую фундамент, она – на проектировщика, а тот, в свою очередь, на компанию, проводившую геологические изыскания.

В статье использованы фотографии с сайта

Обводненность и переслой

Расчетный срок эксплуатации жилых построек не может быть менее 40 лет. С другой стороны, домом по земле не лупят и на угол его не ставят. Хрестоматийный в сопромате пример: тягач с нагруженным 40-футовым контейнером на прицепе создает удельное давление на опорную поверхность прим. в 3 раза большее, чем танк. Грациозная девушка на каблуках-шпильках – прим. в 10 раз большее. Девушка на шпильках пройдет по утоптанной земле, и никому в голову не взбредет облагать милых дам налогом на пешее хождение, разве что законченному параноику. Впрочем, адепты трансгендерного спорта, возможно, и сюда доберутся, денежки же. Но это к слову. С фур берут дорожный налог за усиленный износ покрытия, а танкам на трассу в мирное время нельзя и кончик пушки высовывать, потому как известно, во что они превратят дорогу.

К чему это? К тому, что в строительстве важна устойчивость грунта, т.е. стабильность его R в долгосрочной перспективе. Абсолютно устойчивы только скальные монолиты в сейсмически безопасных регионах. А устойчивость обычных под постройками грунтов определяется, во-первых, их гранулометрическим составом (см. далее) и степенью обводненности. R насыщенного влагой грунта падает в разы. Поэтому самостоятельные геологические изыскания на месте (также см. далее) нужно производить где-то в середине весны, или, в бесснежных местах, спустя 1-2 недели после годового пика осадков.

В то же время исследуется и стратиграфия грунта, т.е. характер его расслоения. Совершенно однородных грунтов не бывает. Ставить фундамент на первый от поверхности несущий слой не всегда возможно, т.к. он может располагаться выше НГП, а следующий в глубину слой надежного грунта может оказаться слишком тонким. Под фундаментом всегда образуется «земляная пятка», что-то вроде невидимого валика необратимо уплотненного грунта, неразрывно связанного с пятой фундамента. Если мощности (толщины) несущего слоя не хватит на «земляную пятку», основание постройки в этом месте просядет, и пойдет(пойдут) те самые аварийные трещины. Если же УГВ достигнет несущего слоя, то со временем фундамент будет подмыт.

Устойчивость фундамента здания в зависимости от стратиграфии грунта

Выбор фундамента и несущего слоя основания по геологии

retromancer 15:08 15.03.2010

Комрады здравствуйте. Помогите пож-та разобраться в терминологии оснований фундаментов . Имеем классический ленточный фундамент, а так же полученное значение расчетного сопротивления грунта основания. В замечаниях пункт — не определена несущая способность грунта. В чем принципиальное отличие этих двух названий?

ЛИС 16:50 15.03.2010

Сообщение от :
И далеко? 🙂

формула 5.5 (СП) или 2.41(СНиП) всего лишь показатель или критерий применимости метода ЛДП для расчета деформаций основания

kruz 16:56 15.03.2010

Сообщение от Нитонисе:
Не далеко, но громко.

Вряд ли. Повторяем механику грунтов (предельные состояния) и считаем осадку при давлениях более R согласно тому же СНиП

Нитонисе 17:19 15.03.2010

Сообщение от kruz:
Вряд ли. Повторяем механику грунтов (предельные состояния) и считаем осадку при давлениях более R согласно тому же СНиП

То есть вы считаете что проектировать фундамент, давление под подошвой которого превышает расчетное сопротивление грунта там же — можно?

Клименко Ярослав 17:26 15.03.2010

Сообщение от Нитонисе:
То есть вы считаете что проектировать фундамент, давление под подошвой которого превышает расчетное сопротивление грунта там же — можно?

Нитонисе 17:33 15.03.2010

Сообщение от Клименко Ярослав:
СНиП допускает не выполнять расчет по деформациям, если P<R и при соблюдении определенных условий.

А P<R — это не расчет по деформациям?

acid 17:36 15.03.2010

retromancer 17:42 15.03.2010

Клименко Ярослав 22:43 15.03.2010

Сообщение от Нитонисе:
А P<R — это не расчет по деформациям?

По сабжу.
Порой под несущей способностью понимается более широкое понятие, чем удовлетворение конструкции требованиям по 1 предельному состоянию. Видимо, здесь подменяются понятия — под несущей способностью основания понимают то предельное давление, которое можно на него передать «без последствий».
Деформации фундамента (говорим об осадках сейчас) ограничивают из соображений ненаступления предельных состояний надфундаментных конструкций.
Расчет по 1 ГПС для «простых» ленточных фундаментов в большинстве случаев не производится. Разве что расчет тела фундамента.

Нитонисе 23:08 15.03.2010

Ну значит проектировать фундаменты, у которых давление под подошвой превышает сопротивление грунта — допускается?

Клименко Ярослав 23:22 15.03.2010

Сообщение от Нитонисе:
Ну значит проектировать фундаменты, у которых давление под подошвой превышает сопротивление грунта — допускается?

Говоря доступным языком — если вы применяете в расчете другие схемы, отличные от двух вышеуказанных, то можно на R положить

Нитонисе. Вы, я знаю, буквоед. Только какой-то небуквоедистый. Без обид.

Нитонисе 10:21 16.03.2010

Сообщение от Клименко Ярослав:
Допускается.

А в белорусских нормах — не допускается.

Armin 11:50 16.03.2010

На сколько понимаю, используя СП 50-101-2004 (п.5.5.7.), про расчетную схему в виде линейно-деформируемого слоя можно забыть.
Т.е. только послойное суммирование при P < R.

Сообщение от :
А в белорусских нормах — не допускается.

Интересно, а Белорусы грунт «нелинейно» считают?

Добавлено.
Для Нитонисе. По поводу пункта 2.4. Лишнее скопировалось из чужого сообщения.

Сообщение от :
СНиП 2.02.01-83* Основания зданий и сооружений
п. 2.4. Расчетная схема системы сооружение — основание — или фундамент — основание должна выбираться с учетом наиболее существенных факторов, определяющих напряженное состояние и деформации основания и конструкций сооружения (статической схемы сооружения, особенностей его возведения, характера грунтовых напластований, свойств грунтов основания, возможности их изменения в процессе строительства и эксплуатации сооружения и т.д.). Рекомендуется учитывать пространственную работу конструкций, геометрическую и физическую нелинейность, анизотропность, пластические и реологические свойства материалов и грунтов.
Допускается использовать вероятностные методы расчета, учитывающие статистическую неоднородность оснований, случайную природу нагрузок, воздействий и свойств материалов конструкций.

Нитонисе 11:56 16.03.2010

Сообщение от Armin:
Допускается. Об этом говорит п. 2.4 СНиП, последний абзац.

О каком СНиПе речь?

Сообщение от :
Интересно, а Белорусы грунт «нелинейно» считают?

Клименко Ярослав 22:44 16.03.2010

Нитонисе, лично я придерживаюсь СНиП 2.02.01-83* Основания зданий и сооружений. Что там у вас в Белоруси, мне в целом всё равно. Я тоже считаю линейно, и большинство считает линейно, однако это не означает, что нелинейно запрещено. Указанным СНиПом.

Нитонисе 00:53 17.03.2010

Сообщение от Клименко Ярослав:
Нитонисе, лично я придерживаюсь СНиП 2.02.01-83* Основания зданий и сооружений.

Armin 08:30 17.03.2010

В случае скального основания как поступают в Белоруссии (что считается несущей способностью)?

Не надо подменять понятия.
R — в данном случае (как не раз и не два уже говорено), всего лишь предел применимости определённой модели (линейной) для расчёта.

Несущая способность основания, расчитывается по другой формуле (для примера, см. СНиП 2.02.01-83* ф.11).
Вертикальная составляющая силы предельного сопротивления Nu (СНиП 2.02.01-83* ф.16) для нескальных грунтов, похожа по написанию на формулу Герсеванова-Пузыревского (СНиП 2.02.01-83* ф.7). Только коэффициенты (несущей способности) там считаются совсем по другому.

Нитонисе 11:26 17.03.2010

Под термином «несущая способность» я имел ввиду обиходное определние этого расчетного параметра. В большинстве случаев размеры фундаментов подбираются именно по R, потому за этим значением и закрепилось понятие «несущая способность». Если же придерживаться строгой терминологии, то это расчетное сопротивление грунта. И расчет этот производится не по I гр ПС, а по II и относится он не к определению несущей способности (так, как это прописано в нормах), а к расчету деформаций.

Клименко Ярослав 12:07 17.03.2010

Давайте так. Говорить о «несущей способности грунта», подразумевая при этом расчет по деформациям — нельзя. ИМХО, можно говорить о «несущей способности фундамента» в этом смысле. R же зависит от его размеров. Кстати порой тоже мучался, как же грамотно написать в выводах к проверочному расчету, что фундамент «проходит». Получалось что-то типа «размеры подошвы из расчета по деформациям достаточны». Заказчику же это ни о чём. Ему понятней фраза «несущая способность фундаментов обеспечивается». Как-то так.

ooze 12:31 17.03.2010

Сообщение от Клименко Ярослав:
В конечном итоге сказали всё то же самое, что здесь уже многие говорили, про «обиходность» понятия «несущая способность» в том числе.

Сообщение от Клименко Ярослав:
Кстати порой тоже мучался, как же грамотно написать в выводах к проверочному расчету, что фундамент «проходит». Получалось что-то типа «размеры подошвы из расчета по деформациям достаточны». Заказчику же это ни о чём. Ему понятней фраза «несущая способность фундаментов обеспечивается».

Нитонисе 12:52 17.03.2010

Сообщение от Клименко Ярослав:
Заказчику же это ни о чём. Ему понятней фраза «несущая способность фундаментов обеспечивается». Как-то так.

Вот именно. Потому и появилось это понятие, которое не соответствует терминологии СНиПа, но соответствует духу расчета.

Изыскания, опыты и предварительные расчеты

Устройство оснований зданий и сооружений регламентировано СНиП 2.02.01-83* и актуализировано СП 22.13330.2011. Но разобраться в них строителю-новичку не просто. Поэтому далее мы, никоим образом не отступая от сути СНиП/СП, приводим методику испытаний грунта и опытных измерений его характеристик, осуществимых без специального оборудования на месте будущей стройки и дома на рабочем столе. Самостоятельное определение несущей способности грунта производится в целом таким порядком:

• Определяем поправку на уровень ответственности здания.
• В самое влажное время года, при условии, что зимняя мерзлота полностью оттаяла, производится контрольное бурение (под частный жилой дом можно ручным садовым буром), определяется стратиграфия грунта и берутся пробы каждого слоя.
• Тут же, на месте, производится испытание грунта на текучесть и связность; определяются угол внутреннего трения φ и показатель текучести JL.
• Дома проводится гранулометрический анализ проб и производится измерение степени его пористости, см. далее. Определяется показатель пористости e.
• По данным гранулометрии определяются типы грунта проб согласно СНиП.
• Предварительно выбирается тип фундамента (лента, сваи) с учетом уровня ответственности здания, см. далее.
• Вычисляются величины расчетной несущей способности грунта R (см. выше) 2-мя способами: табличным по СНиП и по его физико-гранулометрическим характеристикам.

Далее, в процессе проектирования здания, для расчета фундамента берется меньшее из полученных значений R. Результаты предварительного расчета сверяются с данными стратиграфии, НГП и УГВ. При необходимости производится расчет фундамента иного типа; в работу идет более надежный и менее затратный.

Ответственность здания

Федеральным законом РФ №384-ФЗ, ст. 4, пп. 7-10 уровни ответственности зданий определяются как:

• повышенный: особо опасные, особого значения (статуса), технически сложные и уникальные объекты;
• нормальный: коллективные жилые (многоквартирные), обычные промышленные, общественные и др. здания и сооружения;
• пониженный: капитальное (долговременного пользования) индивидуальное жилье этажностью не более 2 и высотой до 10 м, временные и сезонные жилые строения, хозяйственные и вспомогательные (на период строительства) здания и сооружения.

Поправочный коэффициент на уровень ответственности yn используется при расчете свайных фундаментов (см. далее). Застройщику-любителю можно применить его, поделив перед расчетом любого фундамента расчетное значение R0 на yn, что никакими правилами не возбраняется и никак не наказуемо. Сметная стоимость и трудоемкость строительства от этого возрастают приемлемо (не обязательно возрастают, см. далее), но надежность постройки увеличится гораздо сильнее. Значения yn желательно брать такие:

• Капитальный жилой дом на пожизненное и более длительное пользование, хранилища ядохимикатов и средств агрохимии – 1,1-1,2.
• Прочие постройки – 1,0, т.е. запас несущей способности грунта под зданием не задается.

Пробное бурение

Пробное бурение грунта под будущей постройкой производится в период его наибольшего увлажнения (см. выше). Скважины бурятся винтовым буром, как наименее нарушающим структуру грунта. Стандартное их количество для дома до 10х10 м в плане – 5 конвертом, 4 по углам и одна в центре. Если дом большего размера, скважины на длинных сторонах бурят с шагом 5-10 м. Под дом сложной в плане конфигурации скважины бурят на каждом углу и в центре каждого отсека. Глубина бурения – не менее чем на 0,6 м ниже НГП. Бурят поэтапно, отбирая пробы грунта из каждого его слоя. Забуренные скважины накрывают пленкой от дождя и оставляют на 3-4 дня (лучше на неделю). Если за это время на дне ни одной из скважин не показалась вода – УГВ не достигнут, строиться можно без дополнительных мер по дренированию и укреплению грунта.

Откос и текучесть

Для определения связности грунта забивают шурф с вертикальными стенками на полную глубину заложения фундамента (минимум – НГП+60 см). Это можно сделать, пока скважины отстаиваются на воду. Если стенки шурфа осыпаются, постепенно срезают их лопатой под наклоном, пока осыпание не прекратится. Тогда измеряют их наклон от вертикали, он и будет углом φ, но не более 45 градусов. Грунт с углом внутреннего трения более 45 градусов считается плывущим, и строиться на нем возможно только после применения мер по его укреплению, очень затратных и трудоемких.

Также на месте определяется показатель текучести грунта. Это особенно важно для глинистых грунтов, т.к. все они потенциально просадочные, т.е. могут внезапно потерять несущую способность под действием внешних факторов (прежде всего – увлажнения). Тип глинистого грунта определяется не месте (предварительно) по взятым из шурфа образцам, и по ним же – показатель текучести:

Примечание: простой, но надежный способ избежать просадки грунта под домом – обвести его отмосткой шириной от 1 м со сточной канавкой по наружному краю.

Домашние опыты

Идея самостоятельного определения физических характеристик грунта – при полном расчете его несущей способности взять некий поправочный коэффициент (см. далее) поменьше. Тем самым почти или полностью парируется повышение сметной стоимости строительства из-за добавочного запаса надежности по уровню ответственности здания. Дома по взятым из того же шурфа образцам определяются:

• Плотность сырого (натурального) грунта M.
• Степень его обводненности в %.
• Показатель пористости грунта E.
• Сжимаемость грунта на разных глубинах (см. далее, в расчете по таблицам).
• Тип грунта (окончательно) по данным гранулометрического анализа.

Из лабораторного оборудования вам понадобятся:

• весы на точность до 0,5 г (лучше – бытовые электронные);
• плошка или тарелка из термостойкого стекла или нержавеющей стали, либо стальная сковородка без тефлонового покрытия, но с крышкой;
• мерный стакан или, лучше, узкая высокая химическая мензурка емкостью не менее 100 мл (лучше – 0,5-1 л), см. рис. справа;
• ступка с пестиком или стальная картофелемялка (толкушка);
• бытовой миксер со спиральной насадкой. Петли и крыльчатки не годятся. Если будете работать с мензуркой, к миксеру придется сделать мешалку в виде длинной, на всю глубину посуды, тонкой жесткой спирали из 3-4 оборотов. Но результаты опытов будут гораздо точнее.

Плотность и влажность

Для определения объемной плотности грунта ρd из плотных его слоев вырезают кубики по 1 куб. дм (10х10х10 см), или насыпают в мерный стакан 1 л сыпучего. На пружинные или рычажные весы кладут плошку и уравновешивают. В электронных весах достаточно нажать кнопку Т (компенсация веса тары). Взвешивают пробу. Если весы электронные, ее просто кладут на тарелку весов, или ставят на нее стакан. На «не умных» весах пробу кладут или высыпают в плошку. Плотность грунта вычисляется как

ρd = p/v, где

p – вес пробы;

v – объем образца.

Напр., 1 л грунта «потянул» на 1730 г или 1,73 кг. Его плотность будет 1,73 г/куб. см или 17,3 т/куб. м. Если требуется значение ρd в ньютонах/куб. м (Н/куб. м), последнее значение умножают на 10,2.

Для определения влажности образец высушивают на газу в сковороде или в микроволновке (на малой мощности!) в стеклянной тарелке. Сушить нужно до полной сухости, не менее 10-15 мин после прекращения выделения паров. Сухую пробу немедленно, пока еще горячая и не потянула в себя атмосферную влагу, взвешивают, получая сухой вес p0. Влажность грунта находится как:

Напр., та же сухая проба весит 1220 г. σ = (1 – 1220/1730)100% = (1 – 0,71 (прибл.))100% = 29%.

Пористость

Показатель пористости грунта определяется след. образом:

• Берем кубик в 1 куб. дм плотного грунта или 1000 мл сыпучего.
• Растираем пробу, не высушивая, в порошок пестиком в ступке или толкушкой в прочной посуде.
• Высыпаем толченый грунт в мерный стакан, уплотняем пестиком или толкушкой (осторожно!).
• Засекаем объем уплотненного грунта v0.
• Вычисляем пористость пробы как E1 = 1 – (v0).
• Вычисляем усредненный показатель пористости данного грунта как E = (E1 + E2 + E3)/n, где n – количество проб в серии.

Допустим, 3 пробы грунта по 1 л уплотнились соотв. до 830, 797 и 842 мл. Показатели пористости будут E1 = 1 – 0,830 = 0,170; E2 = 1 – 0,797 = 0,203; E3 = 1 – 0,842 = 0,158. Усредненный показатель пористости этого грунта E = (0,170+0,203+0,158)/3 = 0,177.

Примечание: если разброс усредненного E относительно частных для отдельных проб более 20-25%, нужно повторить всю процедуру его определения по 5 и более пробам.

Сжимаемость

Знать точные значения сопротивления образцов грунта сжатию застройщику-индивидуалу не обязательно. Нужно убедиться, что сжимаемость грунта не увеличивается с глубиной, иначе дом со временем накренится и поползет в сторону. Для проверки грунта на сжимаемость берут его пробы с разных глубин, или из каждого слоя при мелкой стратификации грунта. До достижения контрольной глубины (см. далее) нужно исследовать не менее 4-5 проб.

Свежие пробы скатывают в шары одного и того же диаметра (ок. 5 см) или, если грунт сыпучий, насыпают его в отрезок трубы той же длины и диаметра по внутри. Очередную пробу нагружают гирей от 1 кг (можно использовать кирпич) через деревянную проставку или дощечку. Степень сжатия проб определяют по сплющиванию под нагрузкой катышков или по величине погружения проставки в обойму с сыпучим грунтом.

Гранулометрия

Способность грунта стабильно долгое время нести весовую нагрузку определяется соотношением в его составе частиц относительно крупных (песчаных), средней крупности (иловатых, или алеврита) и глинистых. Цель домашнего гранулометрического анализа проб грунта – точнее определить данные величины, а по ним уточнить тип грунта, который и определяет его долговременную несущую способность. Ранее этот вид анализа считался прерогативой лабораторных исследований, но ныне доступен любому, у кого есть синтетическое моющее для посуды. Его действующее вещество – лаурилсульфат натрия – давно уже применяется в горно-обогатительной промышленности для флотации руд; разумеется, без ароматических добавок и т.п. Лаурилсульфат не дает микро- и наночастицам водной взвеси слипаться друг с другом, что в данном случае обеспечивает достаточно четкое гравитационное фракционирование компонент грунта. Производится его гранулометрический анализ след. порядком:

• Готовят 1-1,5 л чистой мягкой воды (желательно дистиллированной) с добавкой 2-3 ч. л. любого моющего для посуды; ДВ у них всех одно и то же.
• В мерный стакан или мензурку на 1/4 объема насыпают высушенный, раскрошенный и тонко толченый грунт.
• Добавляют воды до полного мерного объема посуды (до верхней мерной отметки.
• Ставят сосуд на ровную устойчивую поверхность в месте, удобном для наблюдения за ним в течение нескольких суток. Трогать, толкать, шевелить и переставлять сосуд нельзя все время опыта.
• Миксером на малых или средних оборотах размешивают взвесь до полной однородности.
• Осаждение песчинок начинается немедленно по прекращении размешивания и продолжается не более 2-3 мин. Поэтому наблюдение за взвесью начинают, как только будет выключен миксер.
• Как только начнет оседать ил (что будет заметно на фоне песка), делают отметку hS на посуде, она укажет уровень песчаной фракции. Откладывать на потом нельзя, песок заплывет илом, но можно заново перемешать взвесь.
• Спустя 2-4 часа прекратится оседание ила. Это будет заметно по границе его осадка с остатком взвеси – она станет достаточно четкой. Делают отметку высоты алеврита hA.
• Сосуд накрывают от пыли и испарения влаги, и оставляют, пока остаток взвеси не станет полностью прозрачным, т.е. пока не осядет вся глина. В зависимости от его свойств в конкретной пробе, на это уйдет 2-8 суток. Делают отметку высоты глины hC; она же будет полной высотой осадка H.
• Определяют объемные доли составляющих грунта: песка s = hS/H; алеврита a = (hA – hS)/H; глины c = (H – hA)/H.

Примечание: отсюда ясно, что опыт лучше ставить в высокой узкой посуде – в ней один и тот же объем твердой взвеси даст большую высоту столба его осадка и соотв. лучшую точность ее измерения.

Какой у нас грунт?

Согласно современной механике грунтов, их качественные свойства, т.е. по характеру их проявления (текучесть, сыпучесть и др.) сводятся к таковым смеси глины, алеврита и песка определенного состава, а по их (свойств) количественным значениям рассчитывается сопротивление грунта весовой нагрузке. Тип грунта качественно находится по результатам гранулометрического анализа и диаграмме, или треугольнику Ферре (см. рис.).

Диаграмма Ферре для определения качественных показателей грунта

Имея некоторый опыт в строительстве, по диаграмме Ферре можно также прикинуть, какого предела табличных значений несущей способности грунтов следует придерживаться в предварительном расчете ширины фундаментной ленты (см. след). Чем ближе данный грунт к чистой глине, тем больше его несущая способность в пределах табличного разброса, а чем ближе он к илу, тем она меньше в тех же пределах; доля песка до 40-45% существенно не влияет. Так, для суглинка, «попавшего» в поля А и Д на рис., несущую способность надо брать средней; суглинок в поле Б можно считать способным нести почти максимальную для данного типа грунтов нагрузку, а для суглинков в полях В и Г табличная нагрузка берется минимальной.

Самостоятельное определение грунта и расчет фундамента

В нормативные формулы расчета несущей способности грунта входит ширина подошвы фундамента, для простого ленточного (не противопучинного с уширением вниз) равная ширине его ленты. Поэтому ее предварительный расчет необходим. Для него, кроме сведений о свойствах грунта, понадобится проект постройки (можно эскизный) с полным весовым расчетом, включая вес фундамента, и нормативные значения пределов несущей способности грунтов R0, которые дает соотв. таблица СНиП (см. напр. рис).

Пределы несущей способности грунтов различных типов

Самый расчет ширины фундамента производится методом итерации, т.к. изменение ширины ленты меняет и ее вес, а он составляет весомую долю (невольный каламбур) полного веса постройки:

• по чертежам в проектной документации находим полную длину фундамента L, включая перемычки и отводки;
• задаемся начальной шириной фундаментной ленты b0=1 м;
• делим полный вес здания P (с людьми, оборудованием и пр.) на L, получаем начальную удельную весовую нагрузку q0 на грунт под основанием. Напр., L=60 м, P= 210 тс. q0 = 210 000 кгс/60 м = 3500 кгс/кв. м или 3,5 кг/кв. см;
• пересчитываем вес здания с учетом изменения ширины фундаментной ленты;
• рассчитываем опорную площадь «нового» фундамента: s1 = b1L;
• находим уточненное удельное давление на грунт q1 = P/s1;
• повторяем пп. 4-7, пока qn не войдет в разброс табличных значений R. Весьма желательно – поближе к среднему. Слишком тяжелый для данного грунта дом может оказаться ненадежным, а слишком легкий – накренен или сдвинут силами морозного пучения либо изменениями тока подземных вод.

Полный расчет несущей способности грунта

Имея все полученные выше данные, можно, наконец, произвести расчет его способности нести весовую нагрузку R по известной «чистой» несущей способности R0. Почему одно не равно другому? Потому, что грунт поддерживает фундамент и с боков за счет трения. А это, простите, не кружечка пивка с устатку. Длина фундаментной ленты под достаточно комфортным 3-комнатным домом с подсобными помещениями ок. 100 м. Заглубление основания в 1 м допустимо только на непучинистых непромерзающих вполне устойчивых грунтах; на прочих будет больше. Но и в таком редчайшем случае 10 см ширины ленты это ни много, ни мало 10 кубов бетона. Который нужно купить, завезти, замесить и своими рученьками залить. Плюс рытье траншеи, опалубка, арматура, обезводушивание, увлажнение на время застывания, анкеры, гидроизоляция, и др. «мелочи». Поэтому считаем точно и, если надо будет, вернемся к результатам исследований грунта, и пройдем опять досюда. А ниже, поскольку мы не строим всю жизнь, не поленимся просчитать грунт 2-мя способами: табличным и по физическим характеристикам. В работу, если строиться будем капитально, возьмем меньшее из полученных значений, т.е. дадим дому некоторый запас надежности, на чем в данном случае экономить не следует. Если же постройка предполагается временная, легкая, хорошо «отыгрывающая» деформации (напр. загородный домик-каркасник), то большее – экономия затрат на строительство получится очень и очень существенной.

Расчет по таблицам

Расчет несущей способности грунта под жилыми зданиями 3 уровня ответственности (см. выше) по таблицам производится для бесподвальных домов в благоприятных для строительства условиях. Способность грунта нести нагрузку под зданиями и сооружениями 1-2 уровней ответственности по таблицам не рассчитывается. Благоприятным для строительства считается совпадение след. факторов:

• сжимаемость грунта не увеличивается до глубины, равной двойной ширине самого большого блока (модуля) отдельного фундамента (сваи, столба) или четырехкратной ширине ленты ленточного фундамента;
• контрольная глубина при определении сжимаемости (до которой берутся пробы, см. выше) отсчитывается вниз от уровня подошвы фундамента.

Нормативные формулы СНиП для табличного расчета несущей способности грунта таковы:

b – ширина фундамента, м;

d – глубина заложения подошвы, м;

γ’ – расчетное значение удельного веса грунта, залегающего выше подошвы фундамента, кН/кв. м;

k1 – поправочный коэффициент на пористость грунта;

k2 – поправочный коэффициент на текучесть грунта.

Значения k1 для грунтов крупнообломочных (щебнистых, гравелистых, дресвяных) и песчаных k1=0,125; для пылеватых грунтов (с объемной долей алеврита более 50%) k1=0,05.

k2 = 0,25 для крупнообломочных грунтов и песков; для супесей и суглинков k2 = 0,20; для глин k2 = 0,15.

Расчетные значения R0 для грунтов различных типов даны в таблицах ниже:

Расчет по характеристикам

Несущую способность грунта по его характеристикам рассчитывают для зданий 2-го уровня ответственности; основания зданий 1-го уровня ответственности рассчитываются по результатам тщательных геологических изысканий по индивидуальным методикам. По характеристикам весьма желательно рассчитывать и грунт под фундаменты капитальных жилых зданий 3-го уровня ответственности. Нередко это дает, кроме повышенной надежности строения, и существенную экономию труда и денег, т.к. расчет несущей способности грунта по его физическим параметрам точнее, чем по таблицам. Нормативная формула для расчета способности грунта нести нагрузку такова:

k – «коэффициент осведомленности», k = 1, если характеристики свойств грунтов определены опытным путем, k = 1,1, если характеристики приняты по справочным таблицам (вот для чего нужно было таскать домой землю);

M1, M2, M3 – коэффициенты, учитывающие связность грунта;

b – ширина подошвы фундамента, м;

γ – усредненное 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 ннепосредственно под подошвой фундамента, кПа;

db – глубина подвала, т.е. расстояние от уровня планировки до пола подвала, м;

d1 – глубина заложения фундамента бесподвальных сооружений от уровня планировки (м) или приведенная глубина заложения фундамента от уровня пола подвала.

• Для подвалов шириной до 20 м и глубиной более 2 м db = 2 м.
• Для подвалов шириной более 20 м db = 0.

Приведенная глубина заложения фундамента рассчитывается по формуле d1 = hs + hcfγcf/γ’, где:

hs – толщина слоя грунта выше уровня подошвы фундамента под подвалом;

hcf – толщина пола подвала;

γcf – расчетное значение удельного веса материала пола подвала, кН/куб. м.

Коэффициенты m1 и m2 определяются по табл:

А коэффициенты M1, M2, M3 по табл:

Как узнать, достаточна ли площадь вашего фундамента

Если вы узнали тип почвы на вашем участке, а также рассчитали его несущую способность – это первый шаг. Второй – это определить, выдержит ла почва вес конкретно вашего дома. Для этого нужно узнать массу вашего будущего дома согласно проекту. Имеет значение именно сборный вес дома – то есть совокупность масс фундамента, стен, кровли, перегородок и всех несущих конструкций, а также предполагаемой внутренней обстановки дома.

Получившуюся массу нужно разделить на сопротивляемость грунта на м2/см2. Если несущей способности недостаточно, можно пойти на некоторые ухищрения: увеличить площадь ленточного фундамента, или поставить под ленточный фундамент монолитную плиту.

Для выбора подходящего строителя дома по желаемой технологии малоэтажного домостроения воспользуйтесь поиском в каталоге Building Companion. В профиле подрядчиков видны примеры работ и отзывы, можно запросить оценку стоимости их работ.

Найти компанию для строительства коробки дома »

Грунт под сваями

Здание ставят на сваях в таких случаях:

• несущий слой грунта залегает так глубоко под слабым(и) слоями, что заложение ленточного фундамента становится технически невыполнимым – он оказывается слишком тяжелым;
• стратификация грунта мелкая и косая (скошенная) так, что выбрать какой-то один его слой несущим невозможно;
• здание строится на уклоне, здесь сочетаются оба эти фактора.

Точный расчет свайного фундамента «вручную» (бумага, ручка, калькулятор) умеют делать не все стрители-специалисты. Причина его сложности и трудоемкости («мозгоемкости») – поведение грунта под сваей существенно отличается от такового под лентой, плитой или мелко заглубленными столбами.

Поведение грунта под сваей

Особенности расчета поведения грунта под сваями осложняются след. обстоятельствами:

• если задача цельного фундамента любого типа – рассредоточить весовую нагрузку от здания по его опорной площади, то нагрузка на грунт от фундаментных свай по необходимости практически сосредоточенная;
• «земляная пятка» под сваей уже не валик, а нечто вроде груши или яблока. Слияние «земляных пяток» в одно допустимо только в пучках свай, иначе вся методика расчета фундамента даст неверные результаты. Поэтому СНиП рекомендуют ставить сваи с шагом не менее 3-5 их ширин (диаметров для круглых свай);
• в несущей способности сваи велика доля боковой составляющей (на трении). Доля несущей способности пяты сваи может быть невелика, а в отдельных случаях (на мелко стратифицированном плотном грунте) пренебрежимо мала;
• прочность сваи на изгиб и сжатие влияет на общую несущую способность основания на порядки сильнее, чем таковые цельного фундамента.

В целом, сваи гораздо сильнее взаимодействуют с грунтом, чем фундаментная лента и тем более плита. Поэтому для свайных фундаментов несущие способности свай рассчитываются отдельно по материалу сваи и грунту; нас в этой статье интересует последняя.

Расчет несущей способности сваи по грунту ведется чаще всего для одного из 3-х типовых случаев (см. рис.).

Поведение свай в грунте

Если свая проходит сквозь слабый (напр. топкий) грунт до надежного несущего слоя (поз. 1), то держит ее почти исключительно «земляная пятка». В мелко стратифицированном хорошо несущем грунте несущая способность сваи с глубиной непрерывно нарастает, поз. 2. Если же надежные слои грунта чередуются со слабыми (поз. 3), то часть силы их бокового давления на сваю тратится на деформацию слабых слоев, и полная несущая способность сваи оказывается гораздо ниже.

Какие сваи лучше?

Точный ответ на этот вопрос дается в каждом отдельном случае по совокупности местных условий. Безусловно только, во-первых, то, что винтовые сваи наименее надежны. Первое, их несущая способность по материалу невелика. Второе, от сезонных деформаций грунта винтовые сваи могут самопроизвольно завинчиваться или вывинчиваться. Их производители заявляют сроки службы фундаментов на винтовых сваях до 120 лет, но это экстраполяция результатов натурных испытаний – реально ни одно здание еще не простояло столько «на винтах», т.к. раньше их просто не было. Поэтому винтовые сваи пригодны для фундаментов легких временных и/или сезонных сооружений. Тут они короли: винтовой фундамент дешев, не требует земляных работ нулевого цикла и парой работников без спецтехники вкручен до готовности под ростверк за день-два.

По надежности первое место держат буронабивные сваи, в т.ч. для зданий 1-го класса ответственности. Процедура их установки (слева на рис.) сложна, длительна, дорога и трудоемка, но грунт «хватает» буронабивные сваи крепче всего, т.к. их установка почти не нарушает его структуру. Буронабивные – единственный тип свай, которые можно устанавливать пучками (если не хватает несущей способности одной по материалу или грунту) и кустами (наклонно в разные стороны), под основание высоких узких тяжелых строений. Расчет буронабивной сваи чаще всего сводится к выбору подходящего табличного значения, справа на рис.:

Порядок установки и несущая способность буронабивных свай

Бурозабивные сваи по совокупности технико-экономических параметров занимают промежуточное положение. После расчета такой сваи обязательно проводится испытание: пробную сваю-зонд загоняют в грунт, нагружают и отслеживают осадку. Зонд берут или полноразмерный (лучше), или, на однородных грунтах, в определенном масштабе. Заменять зонд куском арматурины недопустимо: боковое сцепление падает по квадрату линейных размеров, и вместо реальной несущей способности получим «цену на дрова в бухте Тикси».

Принцип натурных испытаний бурозабивных свай показан на поз. А и Б рис.:

Схемы натурных испытаний бурозабивных свай

Нагрузку Q берут равной эксплуатационной или отмасштабированной по результатам исследований грунта. В достаточно надежных грунтах зонд нагружают от станка с домкратом и прогибомером, позволяющим учесть прогиб силовой балки станка. Время выдержки сваи под нагрузкой принимают 2-20 и более суток, опять-таки по результатам исследований грунта. Остаточная осадка S не должна превышать 4 см на устойчивых грунтах (кривая 4 на поз. В) и 2 см на просадочных (кривая 5 там же). Для испытаний на несущих стратифицированных или однородных грунтах применяют зонд-штырь (слева на поз. Д), а чтобы «прощупать» несущий слой под слабым – зонд-копье (справа там же).

Расчет сваи в грунте

Пример расчета несущей способности сваи по грунту в программе GeoPile

Если спросит выпускника строительного вуза прежних времен: «Как рассчитать сваю в грунте?», лицо его приобретает выражение такое, же как если задать тот же вопрос о построении эпюров нагрузок. В наши дни несущая способность сваи по грунту без труда рассчитывается любым пользователем ПК при помощи специальных программ. Наилучшим образом зарекомендовала себя «софтина» GeoPile: пользоваться ею несложно, а результаты дает вполне достоверные. Если геология на месте стройки не чрезмерно сложна, то более чем в 80% случаев без натурных испытаний можно обойтись, т.к. результаты GeoPile ими точно подтверждаются. Пример результата расчета GeoPile сваи в мелко стратифицированном грунте со слабыми прослойками показан на рис. справа.

Примечание: бродит еще по рунету для свободного скачивания программка расчета свайных фундаментов в стандартном Excel, напр., вот здесь – dwg.ru/dnl/11626. Но отзывов специалистов о ее качестве не обнаруживается.

Несущая способность грунта.

ooze 15:21 15.03.2010

Основание ленточного фундамента на сколько я знаю по несущей способности не рассчитывается. Расчетное сопротивление грунта определяется из расчета по деформациям.

retromancer 15:39 15.03.2010

Сообщение от ooze:
Основание ленточного фундамента на сколько я знаю по несущей способности не рассчитывается.

Было бы в 10-тку, если б это можно было прочитать в нормативах.
Мною были выданы 2 расчета: Расчет основания по деформациям и Расчет по прочности грунтового основания.
Замечания давал заказчик. Компетентность его в данном вопросе не знаю. Но т.к. с фундаментами и я сам редко сталкиваюсь, замечание поставило в тупик.

kruz 16:03 15.03.2010

Сообщение от retromancer:
Мною были выданы 2 расчета: Расчет основания по деформациям и Расчет по прочности грунтового основания.

Расчет основания по деформациям — по II группе ПС
Расчет основания по несущей способности — по I группе ПС (когда надо считать см. п. 2.3 СНиП 2.02.01)

Расчет по прочности грунтового основания — неформальное название расчета по несущей способности п. 2.58 СНиП

ooze 16:07 15.03.2010

В действующем СП 50-101-2004 нет такого понятия как несущая способность грунта. Есть сила предельного сопротивления основания которая сравнивается с расчетной нагрузкой.
Непонятно зачем для ленты считать основание по несущей способности (может в некоторых случаях и правда надо, сам не особо шарю, сам никогда не считал).
Если есть значительные горизонтальные нагрузки можно посчитать против сдвига.
имхо основной расчет для ленты — по деформациям

Нитонисе 16:09 15.03.2010

Сообщение от ooze:
Расчетное сопротивление грунта определяется из расчета по деформациям.

Деформации — это осадки? Расчетное сопротивление под подошвой фундамента относится к расчету осадок?

Сообщение от :
имхо основной расчет для ленты — по деформациям

kruz 16:11 15.03.2010

Сообщение от Нитонисе:
Расчетное сопротивление под подошвой фундамента относится к расчету осадок

ДА это к осадкам

Сообщение от :
В действующем СП 50-101-2004 нет такого понятия как несущая способность грунта. Есть сила предельного сопротивления основания которая сравнивается с расчетной нагрузкой.

ooze 16:13 15.03.2010

Сообщение от Нитонисе:
Деформации — это осадки? Расчетное сопротивление под подошвой фундамента относится к расчету осадок?
По осадкам?

Короче делай сцылу на п. 2.3 СНиП 2.02.01 как говорит kruz и делай расчет только по II группе предельных состояний (если твои условия подходят). Надеюсь он действующий?

А в п.5.1.3 все-рна нет понятия несущая способность грунта. Есть понятие расчет по несущей способности

Кстати можно опять же сослаться на данный пункт. Он переписан из СНиПа

Нитонисе 16:26 15.03.2010

Сообщение от kruz:
ДА это к осадкам

То есть вот это R относится к определнию осадок?

ooze 16:29 15.03.2010

Сообщение от Нитонисе:
То есть вот это R относится к определнию осадок?

Это обязательное условие расчета оснований по деформациям — 1 этап. 2 этап — расчет самих осадок (при P<R).
В СНиПе все написано черным по белому

retromancer 16:30 15.03.2010

Интересный пункт вычитал в СП

5.1.3. Расчет оснований по несущей способности должен производиться в случаях, если:

а) на основание передаются значительные горизонтальные нагрузки (подпорные стены, фундаменты распорных конструкций и т.п.), в том числе сейсмические;
б) сооружение расположено на откосе или вблизи откоса;
в) основание сложено дисперсными грунтами, указанными в 5.6.5;
г) основание сложено скальными грунтами.

ooze 16:33 15.03.2010

Тебя это не должно волновать, т.к. это не твой случай (как я понимаю

:-)).
Вобщем ссылайся на данный пункт и убирай расчет по I группе.

kruz 16:34 15.03.2010

Да, так как оно нужно только для определения осадок

Сообщение от :
2.41. При расчете деформаций основания с использованием расчетных схем, указанных в п. 2.40, среднее давление под подошвой фундамента p не должно превышать расчетного сопротивления грунта основания R, кПа (тс/м2),

Нитонисе 16:35 15.03.2010

Сообщение от ooze:
Это обязательное условие расчета оснований по деформациям — 1 этап. 2 этап — расчет самих осадок (при P<R).

а P<R — это что такое?

ooze 16:35 15.03.2010

Это п. 5.5.8 СП 50-101-2004

kruz 16:38 15.03.2010

Сообщение от retromancer:
Интересный пункт вычитал в СП

Пошукайте по форуму годы так 2006-2009, много интересного про это узнаете.
Еще посмотрите Пособие по поектированию к СНиП 2.02.01-83 там это подробно изложено.

ooze 16:38 15.03.2010

Вобщем было приятно пообщаться, я побежал

Нитонисе 16:43 15.03.2010

Сообщение от ooze:
Это п. 5.5.8 СП 50-101-2004

kruz 16:45 15.03.2010

Нитонисе 16:48 15.03.2010

Сообщение от kruz:
И далеко?