От чего зависит НС
Несущая способность позволяет правильно задать площадь опоры строения на грунт. Понятно, что, чем хуже почва выдерживает давление, тем больше будет площадь фундамента, или тем больше будет сечение ж/б свай.
Характеристики НС – это параметры грунта, и они зависят от его структуры (типа), плотности и влажности. На практике большую роль играет влажность. Насыщенность почвы влагой зависит от уровня грунтовых вод; с увеличением влажности НС снижается в разы.
Снижение качества почвы происходит не всегда: избыточная влажность никак не ухудшает характеристики средне- и крупнозернистого песка. Значение плотности также определяет уровень несущей способности и строительные перспективы данной территории.
Результат осадки фундаментаИсточник comments.ua
С увеличением глубины плотность грунта повышается благодаря давлению вышележащих слоев. Поэтому при использовании свайного фундамента хватит и несущей способности песка в том случае, когда сваи будут опираться на глубокий плотный пласт.
Риски ошибок в исследовании несущей способности грунта
Появляется опасность сдвига почвы в результате неточного расчёта глубины заложения и габаритов фундамента. Здание весит тонны, на грунт оказывается сильное давление, поэтому к расчетам привлекают строительных инженеров и техников, чтобы в будущем исключить проблемы с деформацией.
Неправильное нахождение несущей способности почвы влечет неприятности в виде:
- ошибочного подсчета диаметра сваи, площади подошвы ленточного монолита, бетонной плиты;
- установки опоры в неплотные грунты, просадки строения;
- неправильного выбора отметки заглубления, выталкивания фундамента вспучивающимися грунтами.
В расчете применяют много коэффициентов, которые нужно точно определить в таблице, иначе фундамент будет запроектирован с ошибками, которые легко править на бумаге, но трудно устранить после возведения стен и кровли. Шатается коробка дома, прогибаются полы в результате чрезмерных усадок после неправильно установленных свай. В здании идут трещины по углам, перекашиваются оконные и дверные коробки в проемах, если сдвинется ленточный фундамент.
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«.
Самостоятельная оценка характеристик земляного слоя
Предварительная оценка состояния почв, подлежащих застройке, может быть выполнена визуально. Уровень воды в колодцах или канавах, состояние стен и фундаментов близлежащих строений, поможет определиться с основными характеристиками земляного слоя.
Исследование почвенных свойств самостоятельно, выполняется садовым буром.
Но, надежный расчет может быть выполнен только на достоверных результатах. Исследование почвенных свойств самостоятельно, выполняется садовым буром. Необходимо пробить несколько шурфов, в местах значимых для горизонтальной устойчивости здания, на максимально возможную глубину. Обычно, это около 4 метров. Расчет количества шурфов обязательно включает в себя угловые сопряжения и место установки печи.
При невозможности получения помощи профессионалов, в определении опорных качеств почвенного основания под застройкой, можно выполнить эту оценку самостоятельно, пользуясь методиками.
Характеристики оснований строительных сооружений
Кроме определения опорных характеристик базового уровня, необходимо принять во внимание риски могущие привести к деформации здания. Для этого проверяют грунт по следующим параметрам:. плотность – определяется трудностью взятия образца;текучесть, чем легче прилипает почва к инструменту и дольше держится, тем более высока текучесть;пористость, определяют сравнением объемов измельченной породы и не измельченной;способности к набуханию, изменение объема и формы при намачивании, показывает склонность к просадкам;пучинистость, под влиянием низкой температуры в структуре образуются кристаллы льда, ведущие к изменению объема и формы почвы;способности к проседанию, возможность вертикального сдвига под действием массы при изменении физических свойств почвы
плотность – определяется трудностью взятия образца;текучесть, чем легче прилипает почва к инструменту и дольше держится, тем более высока текучесть;пористость, определяют сравнением объемов измельченной породы и не измельченной;способности к набуханию, изменение объема и формы при намачивании, показывает склонность к просадкам;пучинистость, под влиянием низкой температуры в структуре образуются кристаллы льда, ведущие к изменению объема и формы почвы;способности к проседанию, возможность вертикального сдвига под действием массы при изменении физических свойств почвы.
Неспециалисту сложно точно определить строительные характеристики основания, поэтому в нормативных документах указываются минимальные значения параметров. Что позволяет избежать риска в процессе возведения зданий и повысить запас прочности строения.
Расчет фундамента зданий производят на основании:
типа грунта (природный или искусственный);размеров, конструкции и материала фундамента;
Расчет должен учитывать два предельных состояния основания, это:
несущая способность фундамента;деформационные процессы.
Используя калькулятор по расчету несущей способности земляного слоя, можно определить уровень сопротивления почвы вертикальным нагрузкам. Чем крупнее частицы, составляющие основание, тем выше несущие способности базового уровня.
Таблица: Размеры и процентное отношение частиц грунта
Разновидности грунтаРазмеры частиц, ммСодержание частиц в %Глиняныйдо 0.002—Илистый органическийдо 0,01—Илистый неорганическийот 0,002 до 0,05—Песчаный, гравелистыйболее 2от 25Песчаный, крупныйболее 0,5от 50Песчаный, среднийболее 0,25от 50Песчаный, мелкийболее 0,1от 75Песчаный пылеватыйболее 0,1до 75Валунный, глыбовыйболее 200от 50Галечниковый, щебенистыйболее 10от 50Гравийный, дресвяныйболее 2от 50
Несущая способность грунта
Сопротивление грунта – это максимальная нагрузка, которую способен выдержать грунт. Это значение необходимо знать при проектировании дома и выборе фундамента.
Расчеты допустимой несущей способности различных грунтов описаны в СНиП 2.02.01-83.
На сопротивление влияют такие показатели, как плотность и влажность. Чем земля плотнее, тем меньше в ней воздуха и выше несущая способность.
Высокая влажность наоборот, снижает несущие показатели грунта. Это не касается непучинистых почв с вкраплениями крупного песка и щебня – повышенная влажность незначительно понижает сопротивление.
Основные этапы расчета
Карта глубины промерзания грунта
При проектировании подразумевается, что нагрузка от веса строения распределяется равномерно по площади опоры. Во влажных суглинистых и глинистых почвах жидкость замерзает быстро, грунт вспучивается. Такая особенность этих типов негативно сказывается на несущей способности.
Аналогично действует высокая отметка почвенных вод, если глубина замерзания находится значительно ниже. Неравномерность такого процесса ведет к перекосу фундамента и появлению трещин, в результате дом потребует ремонта уже через 2 – 3 года.
Расчет ленточного фундамента предполагает проведение этапов:
- нахождение массы строения путем сбора полезных и вредных нагрузок на конструктивные элементы дома;
- выбор размеров опоры;
- корректировка габаритов после окончательного расчета и проверки параметров.
Ошибки проектирования заключаются в том, что глубина примыкающего основания делается больше, чем подошва существующей опоры строения. Прочность фундамента страдает, если он делается на мелкой глубине (50 см) от уровня пола из газобетона, что часто встречается в гараже или подобных строениях. Нельзя допускать, чтобы на основание дома перераспределялись усилия, которые больше, чем несущая характеристика опорной части.
Определение веса конструкций дома
Нагрузка стен и перекрытий на фундамент
Для начала определяется вид грунта и высота стояния почвенных вод для региона строительства. Учитываются материалы, которые применяются для конструкции каркаса здания, кровли, наружной и внутренней отделки. Планировка постройки сооружения, его этажность и вид крыши берется из архитектурных и строительных чертежей.
Приблизительная масса дома складывается из постоянной и временной нагрузки. К постоянной относится собственный вес стен, кровли, перекрытий. Учитывается давление земли и почвенных вод на боковые стенки основания.
Временная нагрузка бывает:
- длительная;
- кратковременная;
- особый вид.
К длительному давлению относится усилие, передаваемое от оборудования, воздействие веса материалов, хранящихся на складе, мебели. Кратковременное усилие возникает при нахождении людей, нагрузка включает вес подъемных механизмов в производственных цехах, действие снега и ветра на крышу.
Определение размеров фундамента
Площадь основания определяется так, чтобы в процессе эксплуатации не наблюдалась осадка грунта. Нагрузка на почву уменьшается, если квадратура и периметр подошвы увеличивается. Для ленточного типа делают больше ширину по всей протяженности, а для столбчатого повышают число опор, увеличивая их габариты (до 500 мм по ширине и длине).
Размер фундамента принимается стандартный (500 мм) для двухэтажных или одноэтажных дачных строений, т.к. нагрузка от здания небольшая и грунт не осаживается со временем. Специалисты рекомендуют столбчатые опоры без существенного увеличения горизонтальных размеров. Если требуется увеличить несущую способность, расширяется нижняя часть опоры и столб приобретает вид перевернутого стакана.
В остальных случаях габариты основания зависят от толщины стен дома и глубины замерзания почвы в зимний период. Под тяжелое здание из кирпичных стен (500 мм) и железобетонного перекрытия делают ленточный монолитный фундамент с армированием или применяют сборные блоки. В строении с подвалом также делается ленточный тип, но основание заглубляется ниже подполья. Толщина ленты делается аналогично размеру стены.
Корректировка размеров фундамента
Исправление и подгонка размеров делается для выбора наиболее выгодного варианта, чтобы правильно рассчитать бетон на фундамент по выбранным габаритам основания. Если полученная несущая способность превышает расчетную нагрузку от строения на 15 – 20%, в целях экономии габариты опоры можно уменьшить.
Откорректированные размеры по ширине и длине проверяются новым расчетом. Учитывается обстоятельство, что при сборе нагрузок следует брать изменившуюся кубатуру фундамента и его уменьшенный вес.
Окончательный подсчет ведется по формуле Н > к · Р / (d · R), где:
- Н — несущая способность, зависит от размеров основания;
- к — коэффициент расчета надежности, постоянно равен 1,2;
- Р — нагрузка дома, посчитанная сбором усилий;
- d — табличный коэффициент, зависит от вида почвы и типа строения;
- R — сопротивление грунта, принимается по таблице.
Виды
Расчет свай начинается с выбора их типа.
По способу заглубления в грунт различают:
- Забивные сваи. Самый популярный вид. Погружаются в грунт путем забивки пневматическим молотом на рассчитанную глубину;
- Буронабивные сваи устанавливаются в самые короткие сроки. Сначала методом шнекового бурения разрабатывают скважину и уплотняют грунт вокруг нее. Потом одновременно с извлечением бура под давлением закачивают в скважину бетонную смесь. Сразу после этого в ней устанавливают армирующий каркас. Его изготавливают из металлических стержней на заводе или строительной площадке;
- Вибропогружаемые опускаются в толщу пород под действием собственного веса. Специальная установка передает вибрацию через сваю на грунт, за счет этого уменьшается сила трения между конструкцией и частицами почвы и свая постепенно погружаются в породу. Метод применяется на площадках с песчаным или насыщенным влагой грунтом;
- Винтовые конструкции имеют лопасти на концах, благодаря им конструкция погружается в землю. Хорошо работают на неустойчивых грунтах и плывунах при наличии недалеко от поверхности прочной породы. При монтаже не издают шума, не повреждают почву, могут устанавливаться на площадках с плотной застройкой. Монтаж осуществляется вручную или с применением легкой техники;
- Вдавливаемые устанавливаются без сильных толчков и вибраций, создают минимальную нагрузку на почву и фундаменты расположенных вблизи сооружений. Подходят для строительства крупных объектов в местах с плотной застройкой и вблизи зданий с неустойчивыми или старыми фундаментами.
По виду материала:
- Железобетон. Самый популярный материал для возведения крупных объектов. Металл, составляющий каркас обеспечивает стойкость к изгибающим нагрузкам, а бетон защищает металлоконструкцию от воздействия окружающей среды, обеспечивает стойкость к вертикальным нагрузкам и увеличивает силу трения с грунтом;
- Дерево. Применяется в индивидуальном строительстве на сухих почвах. Дешевый и доступный материал, но требует дополнительной гидроизоляции;
- Металл. Из этого материала выполняют винтовые сваи. После изготовления их покрывают специальным составом, защищающим их от коррозии.
Сваи отличаются по виду конструкции и форме. Это могут быть квадратные, прямоугольные, многоугольные и круглые сечения. Последний вид приобрел наибольшую популярность благодаря простоте изготовления и расчета нагрузки на такую конструкцию.
По характеру работы:
- Сваи-стойки работают за счет установки их нижней части на прочную породу. Они передают нагрузку на устойчивое основание, миную другие, менее надежные слои;
- Висячие сваи работают за счет силы трения между ними и сжатыми грунтами вокруг.
Технология монтажа фундамента
Фундаменты, которые можно отнести к монолитно-бетонным основаниям, существует много. Отличаются они спецификациями, используемыми компонентами и т.д. Среди основных видов особенно востребованы:
Столбчатый фундамент — Устройство фундамента этого варианта основания подразумевает конструкцию из отдельных столбов, связанных между собой ригелями из бетона и заливающихся по краям будущего сооружения. В результате получается отличное основание для небольших построек и малоэтажного строительства из дерева и кирпича. Рабочий процесс в данном случае не требует использования тяжелой и сложной строительной техники;
Ленточный фундамент — основание по своей структуре является полосой из железобетона, углубленной ниже уровня промерзания грунта. Основные параметры устройства такого фундамента, его ширина, тип используемого бетона, структура и высота определяются на стадии проектирования, исходя из веса будущего здания, его структуры и количества этажей. Как правило, такие основания выбираются для возведения каменных частных строений, имеющих в цокольном этаже подвалы или гаражи;
Железобетонная монолитная плита — выбирается в основном на сложных грунтах, на глинистой, торфяной почве или с большой глубиной промерзания. Основное преимущество устройства такого фундамента в том, что плита является сплошным основанием, способным выдерживать большие нагрузки и сохранять целостность строения;
Свайный фундамент — удачно используется на склонах, промерзших, насыпных, слабых грунтах
В данном случае особе внимание необходимо уделять выбору опор и монолитного ростверка;
Свайно-плитное основание – это уникальное изобретение в строительной сфере, используемое в основном для возведения многоэтажных сооружений. Состоит из нескольких важных элементов – ростверков, железобетонных свай, характеризующихся отличной устойчивостью и повышенной прочностью.
Работы по устройству монолитных оснований предполагают применение специализированной строительной техники, так как требуется выемка больших объемов грунта. Помимо этого, армирование осуществляется в несколько слоев по всей площади основания строения. В данном случае потребуется много стальной арматуры, ее необходимо будет предварительно сваривать и обвязывать по специальной технологии.
Формула Терцаги
Формула Терцаги описывает закономерность уплотнения грунтов и их компрессионное сжатие. Для исследования грунтов редко выбирают метод трехосного сжатия ввиду его сложности, метод одноосного сжатия можно применять лишь к узкому кругу грунтов. Именно поэтому Терцаги рассматривает одноосное сжатие в жесткой таре, где стенки не дают образцу деформироваться.
По мере уплотнения, то есть сокращения объема полостей, давление возрастает. В результате становится понятно, то сумма деформаций образца составляется из пластической и остаточной деформации. (ξ1= ξp+ ξв)
Рис. 4 График нагружения грунта
При выполнении повторного нагружения основанию передаются только упругие деформации.
Как определяется несущая способность грунтов?
Несущая способность грунтов — это одна из его основных характеристик, которую необходимо знать при строительстве дома, она показывает какую нагрузку может выдержать единица площади грунта и измеряется в кг/см2 или т/м2.
Зачем нужна несущая способность грунтов?
По несущей способности грунта определяют, какой должна быть опорная площадь фундамента дома: чем хуже способность грунта выдерживать нагрузку, тем больше должна быть площадь фундамента. Сама несущая способность грунта зависит от трех факторов: тип грунта, степень его уплотненности и насыщенность грунта влагой. Увеличение влажности грунта снижает его несущую способность в несколько раз. Только крупные пески и пески средней крупности не меняют своих свойств при увеличении влажности. Избыточная влажность грунта, скорее всего, связана с высоким уровнем грунтовых вод.
Чтобы узнать несущую способность грунта не обязательно обращаться за помощью к геологам, в случае самостоятельного строительства дома можно определить тип грунта на глаз. Для этого простым земляным буром можно пробурить в земле скважину глубиной 2 м или выкопать яму лопатой. При этом сразу будет понятно, какой грунт находится на этой глубине и насколько он увлажнен. Далее по типу и увлажненности грунта определить его несущую способность.
Основные виды грунтов
На территории нашей страны в основном преобладают песчаные и глинистые грунты, за исключением болотистой местности с просадочными торфяными грунтами , а также горных хребтов и возвышенностей со скальными грунтами.
Отличить песок от глины не составляет труда: в песке ясно видны отдельные песчинки, при растирании песчаного грунта меду ладонями они отчетливо чувствуются. Крупный песок имеет размер частиц от 0,25 до 5 мм, такие частицы хорошо видны невооруженным глазом, а песок средней плотности имеет размер песчинок до 2 мм. Супесь содержит 3-10% глинистых частиц, в сухом состоянии она крошится, если скатать из нее шарик, то он рассыпается при легком давлении на него. Суглинок содержит от 10% — 30% глинистых частиц, обладает большей пластичностью, чем супесь. Если из суглинка сделать шар и раздавить его, то он превращается в лепешку с трещинами по краям. Глина – наиболее пластичный грунт, содержит более 30% глинистых частиц ,если раздавить шар, сделанный из глины, то он превратится в лепешку, на краях которой не будет трещин.
Как определить вид грунта?
- Исследуемый образец грунта укладываем в стеклянную банку на ¼ её высоты;
- Доливаем в банку воды до уровня ¾ высоты;
- Добавляем в воду 1 чайную ложку средства для мытья посуды; закрываем банку крышкой и встряхиваем содержимое в течение 10 минут. За это время образец грунта разделится на составляющие; банку ставим и через 1 минуту отмечаем на ней маркером уровень песка, который осел на дне;
- Уровень ила отмечаем через 2 часа;
- Ждем пока вода станет прозрачной и отмечаем уровень слоя глины.
- Процесс осадки глины достаточно длительный и может занять от 2 до 7 дней;
- Находим толщину слоя песка, ила и глины. Например: уровень песка через 1 минуту составил 6 см, уровень ила 7 см от дна банки, уровень глины 10 см от дна банки. Тогда: толщина слоя песка 6 см, толщина слоя ила 1 см (7-6=1), толщина слоя глины 3 см (10-7=3), а общая толщина осадка 10 см;
- Вычисляем относительную величину каждого вида осадка (в процентах): толщину слоя песка/ила/глины делим на общую толщину осадка, затем умножаем на 100 процентов: 6/10*100% =60% — содержание песка в %;
1/10*100%=10% — содержание ила (пыли) в %;
3/10*100%=30% — содержание глины в %.
Расчетное сопротивление грунта на разной глубине
Величины расчетного сопротивления грунтов (R0), приведенные ниже , даны для глубины заложения фундамента 1,5…2 м.
Если глубина заложения фундамента меньше чем 1,5 м. то расчетное сопротивление грунта (Rh) определяется по формуле: Rh = 0,005R0(100 +h/3), где h — глубина заложения фундамента в см.
Пример 1 Глинистый грунт на глубине 0,5 м при R0=4 кг/см2 будет иметь расчетное сопротивление грунта Rh = 2,33 кг/см2. Если глубина заложения фундамента больше чем 2 м. то расчетное сопротивление грунта (Rh) определяется по формуле: Rh = R0 + kg(h — 200), где h — глубина заложения фундамента в см, g — вес столба грунта, расположенного выше глубины заложения фундамента (кг/см2); к — коэффициент грунта (для песка — 0,25; для супеси и суглинка — 0,20; для глины — 0,15).
Пример 2 Глинистый грунт на глубине 3 м при R0=4 кг/см2 будет иметь расчетное сопротивление Rh = 10,3 кг/см2. Удельный вес глины — 1,4 кг/см2, а вес столба глины высотой 300 см — 0,42 кг/см2.
