Несущая способность глинистого грунта: Несущая способность грунта

Опубликовано в Разное
/
3 Авг 1985

Содержание

Несущая способность грунтов/фундамент | К-ДОМ

Закладка фундамента создает основу для строительства дома. Он является элементом, скрепляющим конструкцию стен, но главная его задача – преодолеть заглубление дома. Несмотря на кажущуюся плотность земли, не всякий грунт способен выдержать нагрузки от массы дома – даже небольшой индивидуальный дом весит порой несколько тонн. Именно несущая способность грунта в основном определяет вид  фундамента и способ его возведения.

1. Распределение нагрузок на грунт от фундамента

«Иметь твердую почву под ногами» – это не фигура речи для строителей. Это основа всей системы закладки фундамента. Твердая, казалось бы, земля под ногами уступает силам, которые давят на нее при постройке даже небольшого и легкого на вид здания. В течение одного сезона построенный дом может заметно осесть, если фундамент под ним выполнен неправильно.

Расчет предельного давления на грунт для устойчивости дома зависит от многих факторов:

  • Вес здания
  • Площадь основания дома, давящего на землю
  • Свойства грунта
  • Глубина промерзания
  • Глубина залегания подземных вод

Кроме изменений в толще грунта, связанных с давлением на него основания дома, сам грунт подвержен внутренним силам, приводящим в движения почвенные пласты – их называют пучинистостью грунта.

Самую большую нагрузку на грунт оказывает вес дома. Он распределяется на каждую точку грунта в зависимости от площади соприкосновения основания дома с грунтом. Чем больше площадь, тем меньше удельное давление на грунт. Это мы хорошо знаем из опыта.

Площадку, оказывающую давление на грунт, называют подошвой фундамента. Чем она больше, тем ниже давление на грунт при одном и том же весе дома.

Способность сопротивляться нагрузкам называют несущей способностью грунта.

Соответственно, определены два пути уменьшения общего давления, оказывающего основанием здания на грунт – увеличение площади давления или увеличение точек соприкосновения основания с грунтом. Площадь соприкосновения определяется типом фундамента – монолитной плиты, ленты по периметру дома  или отдельных столбов.

Сопротивление грунта нагрузкам для разных видов фундамента. а — плитный, б — ленточный, в — свайный

Слой почвы, на которую давит фундамент, называют несущим слоем.

Давление, оказываемое на верхний несущий слой, передается и на пласты, лежащие ниже. Поэтому необходимо учитывать их структуру и несущую способность.

В связи с тем, что зимой земля промерзает, а летом – оттаивает, это тоже учитывается в расчете несущей способности грунта.

2. Структура грунта и физические характеристики

Грунт состоит из трех компонентов: твердых частиц, воды и газа. Твердые частицы в основном определяют свойства грунта, а водяные и газовые составляющие могут их существенно изменять. Твердые частицы в почве образуют губчатую структуру. Чем плотнее они сами и чем плотнее они прилегают друг к другу, чем выше сила их сцепления, тем плотнее грунт в целом. Плотность своеобразной «губки» увеличивается с глубиной залегания – верхние слои оказывают давление на нижние. Однако этот фактор не столь существенен на тех глубинах, на которые закладывается фундамент.

Вода в состав грунта попадает из атмосферы (дождь, таяние снега) или поднимается из глубинных источников, благодаря капиллярному строению почвы. Чем выше залегание грунтовых вод, тем насыщеннее водой верхний слой грунта.

Воздух заполняет пористую структуру грунта – чем рыхлее почва, тем больше в ней воздуха.

Для исследования грунтов берут в расчет их физические и механические характеристики. Физические:

  • Плотность самих частиц
  • Плотность «губки»
  • Влажность
  • Пористость
  • Пластичность

Механические:

  • Удельная деформация
  • Удельное сцепление частиц
  • Угол внутреннего трения

3. Типы грунтов

Структура почв существенно зависит от геологической истории данной местности. По общепринятой теории, затвердевание Земли привело к образованию монолитного слоя литосферы, который впоследствии разрушался под действием атмосферы (ветра, дождя, солнца, колебаний температуры) – вплоть до образования из горного монолита мельчайших частиц.

Этапы такого разрушения целостных пород и отразились в разных свойствах конкретного участка земной поверхности.

Грунты подразделяют на:

  1. Скальные – массив горных пород с высокой плотностью. Монолитен и несжимаем.
  2. Крупнообломочные – смесь крупных камней и частиц, с включением мелких. Обладает высокой пористостью и малой сжимаемостью.
  3. Песчаные – состоят из мелких твердых частиц, практически не связанных между собой. Отличаются высокой сыпучестью и плотностью в объеме.
  4. Глинистые – состоят из самых мелких (мелкодисперсных) частиц (менее 0,1 мм в сечении), сильно связанных между собой за счет сил поверхностного натяжения присутствующей в их толще воды. Характеризуются высокой сжимаемостью и пластичностью.

4. Песчаные и глинистые грунты

Строительство в основном ведется на песчаных и глинистых грунтах. Скальные породы вообще не требуют фундамента, но они и непригодны для земледелия.

Мы подробнее рассмотрим наиболее распространенные типы грунтов, на которых  обычно ведется строительство домов.

Песчаные грунты подразделяются на несколько категорий, в зависимости от размера составляющих их частиц:

  1. Гравелистый песок – с песчинками от 0,25 до 5 мм
  2. Крупный песок – с частицами от 0,25 до 2 мм
  3. Средний песок – 0,1 – 1 мм
  4. Мелкий, пылевидный песок – с частицами менее  0,1 мм
Песчаный грунт

В свою очередь глинистые грунты подразделяются на:

  1. Супеси – содержащие до 10% глинистых частиц, хорошо крошатся.
  2. Суглинки – с содержанием глинистых частиц от 10 до 30%. Имеют высокую пластичность и хорошее сцепление. Крошатся при высыхании.
  3. Глины – с наибольшим содержанием   мелкодисперсных частиц. Высокопластичны, и как раз являются материалом для работы скульпторов, так как не разрушаются при затвердевании. В то же время достаточно плотны при высыхании.
Пласты глинистого грунта в разрезе

5. Несущая способность грунта

Основной характеристикой грунта под строительства является его несущая способность. Она показывает, какую удельную нагрузку способен выдержать грунт, то есть какая площадь грунта выдержит определенный вес без разрушения и проседания. Измеряется несущая способность в кг/см2 или тн/м2

Приведем соответствующие параметры для некоторых видов грунта

  • Гравелистый песок – 5-6
  • Средний песок – 4-5
  • Мелкий песок – 3-4
  • Супесь сухая – 2,5-3
  • Супесь влажная – 2-2,5
  • Суглинки сухие – 2-3
  • Суглинки влажные – 1-3
  • Глины сухие 2,5-6
  • Глины влажные 1-4

Из этих параметров видим влияние влажности на прочность грунта. Это приводит к необходимости учитывать глубину залегания подземных вод, сильно влияющих на влажность почвы. Другими словами, при расчете фундамента следует учитывать не только сам вид грунта, но его поведение при увлажнении. Это касается обильных осадков, а также явлению, которому нужно уделить особое внимание – пучинистости грунта, т.е. увеличению его удельного объема при замерзании до отрицательных температур.

6. Заключение

Как правило, до строительства дома проводят изыскания, показывающие, какой грунт преобладает на участке. Выбор способа установки фундамента зависит в том числе и с учетом вида грунта. Упустить этот этап с планировании дома – рисковать в будущем целостностью всей конструкции.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица несущей способности грунтов

Несущая способность грунта определяется на основе ряда характеристик почвы. Для того чтобы получить все необходимые показатели, потребуется выполнить ряд тестов. Они дадут возможность узнать точную несущую способность грунта на конкретном участке. Соответствующие эксперименты проводятся с почвой, полученной непосредственно на запланированном месте строительства.

Что такое несущая способность грунта?

Несущая способность грунта — это показатель давления, которое может выдерживать грунт. Его указывают либо в Ньютонах на квадратный сантиметр (Н/см²), либо в киолграмм-силе на 1 сантиметр квадратный (кгс/см²), либо в мегапаскалях (МПа).

Данная величина используется при проектировании фундаментов для сравнения нагрузки, которую оказывает на почву конструкция здания с учётом возможного слоя снега на крыше и давления ветра на поверхность стен. Даже при точном подсчете влияния каждого из указанных факторов на соотношение несущей способности поверхности земли на участке к совокупной нагрузке от конструкции здания, эту цифру берут с запасом.

К содержанию ↑

Таблица средней несущей способности различных грунтов

Далее следует таблица с указанием средних цифр несущей способности или, как её ещё называют, расчетного сопротивления разных типов грунта в кгс/см².

Более точные расчеты с учётом всех коэффициентов, которые отображают влияние каждого существующего в реальных условиях фактора, можно выполнить следуя рекомендациям в нормативном своде правил за 2011 год СП 22. 13330.2011 с названием Основания зданий и сооружений. Это официальное издание более старого стандарта СНиП 2.02.01-83*, выполненное научно-исследовательским институтом имени Н.М. Герсеванова.

В приведенной таблице отображены усреднённые результаты расчётов, проведенных с использованием формул и данных, основанных на описанном выше своде правил 2011 года.

Здесь можно видеть, что существует достаточно большой разброс в показателях сопротивления грунта. Это обусловлено в первую очередь влажностью почвы, которая непосредственно зависит от уровня залегания грунтовых вод.

Если нужно получить цифры в МПа или в Н/см², то можно перевести указанные в таблице значение согласно установленным соотношениям величин.

  • 1 кгс/см² = 0,098 МПа или 1 МПа = 10,2 кгс/см²
  • 1 кгс/см² = 9.8 Н/см² или 1 Н/см² = 0.102 кгс/см²

Для удобства существует также таблица, где указаны средние цифры расчетного сопротивления грунта в Н/см²

Аналогичная проблема с таблицами подобного рода — очень существенное различие между минимальными и максимальными значениями. В общем случае рекомендуется брать минимальные показатели, которые указаны в табличных данных. Для примера разместим ещё одну таблицу, наглядно иллюстрирующую подход зарубежных специалистов к обнародованию данных своих исследований.

Очевидно, что табличные цифры используются, как правило, теми, кто принял решение не заказывать профессиональное геологическое исследование почвы на своём участке. Поэтому имеет смысл давать показатели с запасом, чтобы при самостоятельных расчетах, даже если в них закрадется небольшая погрешность, это не привело к непоправимым последствиям.

В то же время даже при значительном запасе по прочности не факт, что конструкция здания будет достаточно стабильно стоять на основании в течение десятков лет. За такой срок качество грунта может измениться, если не были соблюдены соответствующие меры по защите фундамента от скопления осадочных вод. Для этих целей обязательно следует изготавливать отмостку с хорошей гидроизоляцией и дренажную систему по периметру постройки для централизованного сбора стоков.

К содержанию ↑

Уточнённая таблица с поправками на текучесть и пористость грунта

Существет ещё одна таблица несущей способности, позволяющая более точно определить цифры на участке, где известны коэффициенты пористости и показатели текучести почвы.

Влияние коэффициента текучести грунта на его несущую способность указаны в таблице. Средняя текучесть грунта зависит от его типа и коэффициента водонасыщения. Эти расчёты выполнить достаточно трудно, поэтому размещаем таблицы, которые описывают поведение образца грунта, характеризующее его текучесть.

Также расчетное сопротивление зависит от коэффициента пористости Е, который нужно устанавливать с помощью экспериментального взятия проб непосредственно на будущей строительной площадке.

Для теста потребуется взять кубик грунта 10х10Х10 см с объёмом О1 = 1000 см³ так, чтобы он не рассыпался. Далее этот кубик взвешивается и определяется его масса (М), после чего грунт измельчают. Затем, с помощью мерного стакана устанавливается объём измельченного грунта также в кубических сантиметрах (О2).

Далее нужно узнать объёмный вес исходного кубика (ОВ1) и измельченного грунта без пор (ОВ2). Для этого следует определенную вначале массу (М) разделить на (О1), чтобы получить (ОВ1) и затем разделить эту же величину (М) на (О2), чтобы получить (ОВ2). Исходный объём О1 изначально известен и равен 1000 см³, а объём измельченного грунта О2 берется из опыта с мерным стаканом.

  • ОВ1 = М/О1
  • ОВ2 = М/О2

Осталось только рассчитать пористость Е, которая равна 1 — (ОВ1/ОВ2)

Теперь, зная коэффициент текучести и пористость грунта, можно исходя из табличных цифр с определенной точностью сказать, какая именно несущая способность является расчетной именно для вашего участка. Если вы использовали экспериментальное выявление пористости, то убедитесь, что было проведено хотя бы 3 опыта, чтобы получить нужную величину с достаточно высокой точностью. При желании получить максимально близкие к реальности данные, используйте специальный калькулятор, где есть возможность указывать все влияющие на конечную цифру коэффициенты вот здесь.



N1(4), 2001

Область применения статического зондирования

В.Н.Парамонов, Тихомирова Л.К.

ПАРАМОНОВ Владимир Николаевич — д.т.н., профессор СПбГУПС, член РНКМГиФ

Основные направления научной деятельности — строительство на слабых глинистых грунтах, нелинейные модели механики грунтов. Автор более 60 опубликованных работ

Тихомирова Людмила Карловна — к.т.н., член РНК МгиФ.

Основные направления научной деятельности — исследование свойств слабых глинистых грунтов, геотехническое обоснование реконструкции и нового строительства в условиях плотной городской застройки. Автор 30 опубликованных работ, в том числе 5 изобретений.


В настоящее время все более широкое применение при оценке инженерно-геологических условий приобретает статическое зондирование. Оно привлекает заказчиков, а в ряде случаев и проектировщиков быстротой получения результатов и меньшей по сравнению с другими способами изысканий стоимостью. В связи с этим представляется целесообразным проанализировать перспективы и некоторые практические результаты использования этого, без сомнения, прогрессивного метода, положительной особенностью которого является испытание массива грунта в природном состоянии, что особенно важно, когда отбор образцов ненарушенной структуры практически невозможен.

Как известно, в общем случае статическое зондирование – это вдавливание в грунт с постоянной скоростью конусного наконечника, закрепленного на штангах, свободно перемещающихся в трубе, погружаемой одновременно с наконечником.   При этом отдельно измеряются сопротивление вдавливанию конуса и сопротивление трения погружению трубы. Более современные конструкции позволяют измерять местное трение с помощью специальной муфты трения, также установленной на штангах и вдавливаемой последовательно с конусом. Дальнейшим развитием методики стало применение тензометрических датчиков, автоматическая запись результатов и использование встроенных инклинометров, датчиков порового давления, температуры и т.п., что позволило повысить точность оценки свойств грунтов.

Статическое зондирование представляет собой «метод полевого испытания» грунтов (ГОСТ 20069-81) и предназначено для решения определенных задач исследований грунта: 1) выделения инженерно-геологических элементов – толщины слоев, линз, границ распределения; 2) оценки пространственной изменчивости свойств и состава грунта; 3) определения глубины залегания скальных и крупнообломочных грунтов; 4) оценки возможности забивки свай и их длины и, соответственно, несущей способности; 5) приближенной количественной оценки физико-механических свойств, определения степени уплотнения и упрочнения грунтов. Свод правил по инженерно-геологическим изысканиям для строительства (СП 11-105-97) рекомендует применение статического зондирования в сочетании с другими методами определения свойств грунта, а ГОСТ 20069-81 указывает, что графики статического зондирования следует совмещать с инженерно-геологическими колонками, находящимися не далее 5 м от точки статического зондирования.

Интерпретация графиков зондирования осуществляется на основе величины сопротивления погружению конуса (qc), местного трения по муфте (fs), показателя трения Rf=(fsх100)/qc. При достаточно близком размещении (как указано выше) точки статического зондирования (ТСЗ) от буровой скважины возможна практически  полная идентификация инженерно-геологических элементов. Однако по мере удаления  от скважины, где получена литологическая колонка, точность выделения слоев, особенно в неоднородных по составу грунтах (в нашем регионе это, в первую очередь, после- и позднеледниковые отложения (mlIV, lgIII)) резко снижается в связи с тем, что одинаковым сопротивлением вдавливанию конуса могут обладать грунты, различающиеся по гранулометрическому составу. Так, например, по материалам зарубежных исследований таблице одинаковое сопротивление конуса соответствует и глинам, и пылеватым пескам. В свою очередь, отдельно выделены пески по плотности сложения без уточнения крупности, что свидетельствует о сложности определения наименования грунта по данным статического зондирования даже для песчаных отложений. Некоторое уточнение позволяет получить использование показателя трения, с помощью которого проводится выделение песчаных и пылевато-глинистых грунтов. Однако следует подчеркнуть, что результаты исследований носят сугубо региональный характер и скорее могут служить доказательством самой возможности выявить зависимость  между результатами зондирования и видом грунта, так как представляют собой серию кривых, отражающих наиболее вероятное соотношение qc и RS для исследованных грунтов.   Определение вида грунта при промежуточных соотношениях этих величин остается весьма проблематичным. Учет состояния по плотности (консолидации) в настоящее время выполнен только для отдельных видов грунтов. Отметим при этом, что численные значения параметров, определяемых статическим зондированием, в значительной степени зависят от минерального состава, степени окатанности частиц грунта, его однородности и, следовательно, приведенные зависимости соответствуют только совершенно определенным разновидностям грунтов.

Некоторое уточнение позволяет внести учет порового давления, величина которого, а, точнее, скорость рассеивания дополнительно возникающего при внедрении конуса давления позволяет также выделить переход от глинистого грунта к песчаному. Возможность выявления по материалам зондирования ориентировочных механических характеристик и плотности сложения грунта появляется лишь в том случае, если известна крупность песка и наименование пылевато-глинистого грунта. Заметим, что одни и те же параметры могут соответствовать различной плотности при разной крупности песка.

Характерно также, что в научной литературе практически отсутствуют попытки разделения глинистых грунтов на супеси, суглинки и глины по результатам статического зондирования.

Очевидно, что такое определение механических характеристик носит весьма приближенный характер и в связи с этим допускается без сопоставительных испытаний согласно действующим нормам только для зданий III категории.

Таким образом, становится ясно, что в отрыве от данных бурения и прямых испытаний, позволяющих определить инженерно-геологический элемент, статическое зондирование представляет лишь весьма относительные данные о некоторых «строительных» свойствах грунта.

Учитывая разделение получаемого сопротивления вдавливанию на трение и сопротивление внедрению конуса, они по аналогии могут быть успешно использованы для определения несущей способности сваи. Расчетный метод определения несущей способности сваи, как известно, также основан на использовании расчетных «строительных» характеристик, приводимых для «прочных» и «слабых» грунтов вне зависимости от наименования грунта в табл.1 СНиП 2.02.03-85, например, объеденены (гравелистые пески  и пылевато-глинистые грунты с IL= 0). Как показывает опыт, для свай заводского изготовления несущая способность, определенная по результатам статического зондирования, ближе  к реальной, чем рассчитанная по таблицам СНиП 2.02.03-85 в зависимости от состояния грунта по плотности и консистенции. Так, в характерных инженерно-геологических условиях района Шувалово-Озерки в Петерубрге по результатам статического зондирования расчетная нагрузка на сваи сечением 35х35 составляет при их опирании на плотные пылеватые пески около 90 т, а рассчитанная по таблицам СНиП 2. 02.03-85. По результатам статических испытаний на площадке несущая способность оказалась равной – 90-105 т, что подтверждает допустимость использования результатов статического зондирования для проектной оценки несущей способности свай.

Очевидна целесообразность использования статического зондирования также для выявления границ «слабых»  и «прочных» грунтов – для оконтуривания их  линз, выявления отметок кровли прочных грунтов. Статическое зондирование, позволяющее быстро – в течение получаса пройти 20-30-метровую толщу слабых грунтов, необходимо использовать внутри сетки буровых скважин, если последние выявили существенную неоднородность грунтов по разрезу. Такие исследования позволяют избежать локальных осадочных деформаций сооружений. Так,  при строительстве здания банка на Заневском пр. одна из колонн получила недопустимую осадку. Развитие значительных осадок, приведших к раскрытию трещин, происходило и после завершения строительства. Как показали результаты статического зондирования, выполненного вблизи участка образования трещин,  отметки кровли морены оказались ниже принятой в проекте примерно на 3 м, вследствие чего несущая способность свай оказалась почти вдвое меньше проектной. Своевременное выполнение зондирования по более частой, чем скважины сетке позволило бы выявить русло древней реки (участок находится на  слиянии рек Охта и Оккервиль) и путем принятия большей длины свай избежать неравномерных осадок сооружения.

Еще одной областью применения статического зондирования является оперативная оценка измерений, произошедших в грунте в результате внешних воздействий – например, оценка степени расструктуривания грунта при воздействии технологии изготовления свай.

Очевидно, что на участках, вблизи которых ранее не производились инженерно-геологические изыскания, статическое зондирование, выполненное на предпроектной стадии,  позволит определить объем полноценных изысканий — бурения скважин с отбором проб грунта, штамповыми испытаниями, лопастным сдвигом и т.д.

К сожалению, в настоящее время, получила развитие порочная практика отказа от проходки скважин для построения геологических разрезов и замены их статическим зондированием.

Как указывалось выше, не существует четких критериев выделения того или иного грунта по результатам статического зондирования. Разделение глинистых грунтов производится только на основе личного опыта геолога, производящего расшифровку, что существенно снижает достоверность изысканий. Выборочная проверка результатов изысканий, базирующихся преимущественно на статическом зондировании, выявила ряд ошибок в расположении и идентификации слоев на площадке строительства транспортно-коммерческого центра (ТКЦ) на Лиговском пр. , комплекса жилых зданий  на Каменном острове. Как показало сравнение результатов статического зондирования, выполненного в нескольких точках на площадке ТКЦ разброс значений полученных параметров сопротивления зондированию для одного и того же инженерно-геологического элемента в различных точках зондирования оказался существенно большим, чем для различных слоев грунта.

Таким образом, хотя статическое зондирование имеет ряд несомненных достоинств  (возможность выделение границ «слабых» и «прочных» грунтов; уточнение свойств песка при его известном гранулометрическом и минеральном состав; возможность прямого предпроектного прогнозирования несущей способности свай) оно ни в коем случае не должно подменять собой прямые методы определения свойств грунтов.

Естественные и искусственные основания — Строительство зданий

Естественные и искусственные основания

Естественные основания. К естественных основаниям предъявляются следующие требования:
— грунт основания должен обладать небольшой и равномерной сжимаемостью, обеспечивающей допустимую и равномерную осадку здания, и иметь достаточную несущую способность;
— грунт основания либо не должен подвергаться выщелачиванию грунтовыми водами и пучению (увеличению в объеме) при промерзании, либо подошва фундаментов на пучинистых грунтах должна располагаться ниже уровня промерзания грунта;
— грунт основания должен обладать неподвижностью и иметь достаточную мощность слоя.

Несущая способность грунта основания определяется нагрузкой, при которой величина осадки грунта и ее равномерность не превосходят пределов, установленных для данного вида зданий в Строительных нормах и правилах. Величина этой нагрузки, называемая нормативным давлением на грунты основания, выраженная в кг на 1 см2, устанавливается расчетом или определяется по нормативам, приведенным в строительных нормах и правилах.

На механические свойства грунтов, их физическое состояние и структуру существенное влияние имеют грунтовые воды, которые в большинстве случаев уменьшают величину несущей способности грунта. Грунтовые воды также отрицательно влияют на грунты, которые содержат легко растворимые ‘вещества (например, гипс), так как в этом случае может произойти выщелачивание из грунта этих веществ и, как результат, увеличение пористости грунта и возрастание осадки при тех же нагрузках.
Наличие влаги в грунте, если он способен удерживать в своих порах воду, приводит к увеличению объема грунта при замерзании и к осадкам грунта под нагрузкой при оттаивании. Увеличение объема такого грунта при замерзании связано с увеличением объема воды при превращении ее в лед. Пучение при замерзании и осадка при оттаивании грунта могут вызвать неравномерную осадку здания я появление в нем трещин.

Используемые в качестве естественных оснований грунты подразделяются на скальные, крупнообломочные, песчаные и глинистые.

Скальные грунты — это изверженные, метаморфические и осадочные породы с жесткой сзязью между зернами (спаянные и сцементированные). Они залегают в виде сплошного массива или трещиноватого слоя, образующего подобие сухой кладки.

Крупнообломочными называются несцементированные грунты, содержащие более 50% по весу обломков кристаллических или осадочных пород с размерами частиц более 2 мм. К крупнообломочным относятся щебенистый, галечниковый, дресвяный и гравийный грунты.

Щебенистый грунт состоит из неокатанных обломков горных пород, в котором вес частиц крупнее 10мм составляет более 50%. При преобладании в таком грунте окатанных частиц его называют галечниковым. Отдельные камни размером более 200 мм называют валунами.

Дресвяный грунт состоит из острореберных обломков выветрившихся пород, в котором вес частиц крупнее 2 мм составляет более 50%. При преобладании в таких грунтах окатанных частиц его называют гравийным.

Песчаные грунты состоят из отдельных частиц (зерен) и в зависимости от зернового состава подразделяются на: песок гравелистый, в котором вес частиц крупнее 2 мм составляет более 25%; песок крупный, в котором вес частиц крупнее 0,5 мм составляет более 50%; песок средней крупности, в котором вес частиц крупнее 0,25 мм составляет более 50%; песок мелкий, в котором вес частиц крупнее 0,1 мм составляет более 75%; песок пылеватый, в котором вес частиц крупнее 0,1 мм составляет менее 75%.

Гравелистые, крупные и средней крупности пески имеют значительную водопроницаемость и поэтому не пучатся при замерзании.

Глинистые грунты состоят из глины, песка и пылева- тых частиц (размером от 0,05 до 0,005 мм) и подразделяются на глины, суглинки и супеси. Кроме того, глинистые грунты, образовавшиеся как структурный осадок в воде при наличии микробиологических процессов и обладающие в природном сложении определенной влажностью, называются илами.

Глины состоят из очень мелких частиц — крупностью менее 0,005 мм, имеющих в большинстве чешуйчатую форму, количество которых более 30%- В отличие от песчаных грунтов глины имеют тонкие капилляры. По этим капиллярам глина всасывает воду, которая заполняет все поры и образует тонкие водоколло- идные пленки, обволакивающие частицы скелета. Благодаря этому создается взаимное притяжение частиц, обусловливающее связность глинистого грунта.
Несущая способность глинистого грунта в большой степени зависит от влажности. Несущая способность сухих глин довольно высокая. При повышенной влажности глин она уменьшается.

При содержании в глинистых грунтах глины от 10 до 30% грунт называют суглинком, а при содержании глины от 3 до 10% — супесью. По своим свойствам суглинки и супеси занимают промежуточное положение между песком и глиной.

Супеси и мелкозернистые пески, будучи разжижены водой, становятся настолько подвижными, что текут, как жидкость, и носят название плывунов. Вследствие подвижности плывунов и незначительной их несущей способности возведение на них зданий создает значительные затруднения.

Среди глинистых имеются грунты (лёссы), которые при замачивании их водой обладают просадочнымп свойствами или набухают. Использование таких грунтов в качестве основании требует применения специальных мер.

Помимо перечисленных видов грунтов, встречаются также грунты с органическими примесями (растительный грунт, торф, болотный грунт и др.) и насыпные грунты. Грунты с органическими примесями в качестве естественных оснований не применяют, так как они неоднородны по своему составу, рыхлы, обладают значительной и неравномерной сжимаемостью.

Насыпные грунты, являющиеся искусственными насыпями, образованными при засыпке оврагов, мест свалок, прудов, побережий рек не только грунтом, но и мусором, содержащим большое количество органических примесей, отходами производства, шлаком и т. п., также неоднородны по составу и по сжимаемости, а плотность их во многом зависит от возраста насыпи. Поэтому возможность использования их в качестве оснований зданий решается в каждом отдельном случае в зависимости от характера трунтов насыпи и от назначения здания.

В результате атмосферных осадков и при наличии различных водоемов (рек, каналов, озер, прудов и др.) в грунтах могут появиться грунтовые воды, если под водопроницаемыми слоями грунта имеется водонепроницаемый слой (водоупор), которым обычно бывают глины.

Наивысшего уровня грунтовые воды обычно достигают в дождливое время года и во время таяния снега, а наименьшего — в засушливые периоды.

В грунтовых водах могут содержаться различные вещества и газы, разрушительно действующие на материал фундаментов и других подземных частей зданий. Грунтовая вода, содержащая эти вредные вещества, называется агрессивной. Наибольшей агрессивностью обладают воды, просачивающиеся через старые свалки, слой торфа и другие органические вещества, а также сточные воды некоторых промышленных предприятий. Степень агрессивности грунтовых воды определяется химическим анализом в лаборатории.

Для проектирования фундаментов зданий необходимо иметь исчерпывающие сведения по напластованию слоев грунта на данном участке и о режиме грунтовых вод. Это осуществляется исследованием грунтов в натуре на площадке будущего строительства. Результаты исследования заносят в отчет, в котором подробно описывают геологическое строение грунтов и физико- химические их свойства, характеристики грунтовых вод и данные об уровне их стояния, возможные колебания этого уровня в период строительства и эксплуатации зданий и степень агрессивности грунтовых вод по данным лабораторного анализа.

Образцы грунтов берут из скважин или шурфов, расположенных на участке предполагаемого строительства, и по ним составляют разрезы (колонки) и геологические профили грунтового массива на участке по характерным направлениям. Несколько геологических профилей дают пространственное представление о геологическом строении участка, предназначенного под строительство, и являются основным исходным материалом для проектирования фундаментов здания.

Если грунты в состоянии своего природного залегания не имеют достаточной несущей способности, чтобы воспринять давление от фундамента, их укрепляют либо проектируют фундаменты глубокого заложения.

Искусственные основания. Для устройства искусственного основания грунт укрепляют следующим способами: заменой слабого грунта более прочным, поверхностным и глубинным уплотнением грунтов, закреплением грунтов различными способами.

Замену слабого грунта более прочным выполняют устройством под подошвами фундаментов гравийных или песчаных подушек.

Поверхностное уплотнение грунтов выполняют различными способами и механизмами в зависимости от необходимой глубины уплотнения, вида их, состояния грунта по влажности. Глинистые грунты на глубину до 50 см уплотняют катками. Несвязные грунты закрепляют на глубину до 1,5 м виброплитами. Поверхностное уплотнение различных грунтов на глубину до 2,5 м осуществляют тяжелыми трамбовочными плитами, подвешиваемыми к стрелам кранов, экскаваторов, трактороь, копров.

Глубинное у плотнение грунтов выполняют в слабых грунтах — устройством грунтовых или песчаных свай, а в песчаных — вибрацией.

Закрепление слабых грунтов выполняют нагнетанием в них различных веществ. Способы нагнетания и состав нагнетаемых веществ зависят от вида и состояния грунтов.

Прочность и устойчивость зданий и сооружений в значительной мере зависят от правильного выбора оснований и конструктивного решения фундаментов. Для проектирования оснований и фундаментов необходимо знать геологическое строение и несущую способность слоя грунта, принятого в качестве основания, глубину его промерзания и режим грунтовых вод.

Основанием называют толщу грунта или скальных пород, расположенных под фундаментом и воспринимающих нагрузку от здания или сооружения.

Если основанием служат грунты в условиях естественного залегания, то их называют естественными основаниями, а грунты, предварительно уплотненные и укрепленные теми или иными способами, — искусственно улучшенными основаниями сооружений.

Правильный выбор прочного, надежного и экономичного основания возможен в результате всестороннего изучения геологических и гидрогеологических условий места строительства. С этой целью на строительной площадке проводят инженерно-геологические изыскания — определяют общее геологическое и гидрогеологическое строение района строительства и детальное Расположение и мощность пластов грунта, их физические и механические свойства, а также положение уровня грунтовых вод на участках, предназначенных для отдельных зданий и сооружений.

Исследования должны обосновать выбор основания будущего здания или сооружения и определить величину расчетного давления.

В качестве естественных и искусственно улучшенных оснований могут служить различные виды грунтов: пески, супеси, суглинки, глины, лессы, мергель, гравий, щебень, скальные породы.

Естественные основания. Все грунты, используемые в качестве естественных оснований, должны иметь необходимую прочность, небольшую и равномерную сжимаемость (деформативность), хорошо сопротивляться действию грунтовых вод, не подвергаться пучению при промерзании, иметь достаточную мощность слоя и обладать неподвижностью.

Грунты оснований под действием нагрузки от здания или сооружения деформируются. Деформацию основания, не сопровождающуюся коренным изменением сложения грунта, называют осадкой, а значительное оседание отдельных пластов грунта с выпиранием грунта из-под подошвы фундамента — просадкой.

Надежным основанием для сооружений являются скальные породы и крупнообломочные грунты, обладающие высокой несущей способностью и малой деформативностью.

Песчаные грунты ввиду малой сжимаемости песка и большой скорости его уплотнения под нагрузкой служат также надежным естественным основанием. При этом чем крупнее зерна и плотнее песчаный грунт, тем меньше осадка под нагрузкой и выше несущая способность.

Глинистые грунты являются связными породами. Они обладают пластичностью, большей пористостью и сжимаемостью, уменьшаются в объеме при высыхании и увеличиваются при увлажнении. Глина сильно поглощает воду и при насыщении становится водонепроницаемой; при замерзании она пучится. Сухая глина обладает большой прочностью и является хорошим основанием; несущая способность пластической и разжиженной глины резко снижается. Суглинки и супеси, относящиеся к глинистым грунтам, представляют собой смесь глины, песка и пылеватых частиц.

Значительное распространение имеют лессовые грунты, которые относятся к группе пылеватых суглинков. Лессовые грунты, обладающие в природном состоянии видимыми порами (макропорами), размеры которых значительно превосходят размеры частиц, составляющих скелет грунта, называют макропористыми грунтами. Эти грунты, содержащие растворимые в воде известь, гипс и другие соли, при увлажнении теряют связность, быстро намокают и при этом уплотняются, образуя просадки. Такие грунты называют проса-дочными. При строительстве на таких грунтах предусматривают специальные меры по их укреплению И защите от увлажнения.

Искусственные основания устраивают тогда, когда грунт обладает слабой несущей способностью и не может быть использован в качестве естественного основания. Такие основания создают путем уплотнения, закрепления, замены слабого грунта грунтом с большей несущей способностью или путем передачи нагрузки на заглубленные слои грунта при помощи специальных инженерных устройств (сваи, опускные колодцы и др.). Искусственное улучшение свойств слабого грунта достигается путем поверхностного или глубинного уплотнения. Поверхностное уплотнение грунта осуществляют катками (на глубину 15—20 см), пневматическими трамбовками или трамбовочными плитами (на глубину до 1,5—2 м) и другими механическими способами.

Глубинное уплотнение слабых грунтов выполняют при помощи грунтовых или песчаных свай, образуемых путем пробивания скважин и заполнения их песком или грунтовым материалом с уплот-’ нением.

Простейшим видом грунтовых искусственных оснований являются песчаные подушки. Слой слабого грунта под будущим фундаментом удаляют и вместо него насыпают песок (с тщательным уплотнением). Подушки можно устраивать также из материала большой несущей способности: гравия, щебня или смеси грунта с гравием или щебнем.

К более сложным способам искусственного улучшения свойств грунтов относят закрепление их различными вяжущими материалами, нагнетаемыми под давлением через инъекторы: цементным молоком (цементация), раствором жидкого стекла и отвердителя (силикатизация), горячим битумом или холодной битумной мастикой (битумизация). Вяжущие материалы после отвердения связывают частицы грунта в прочный камневидный монолит.

Цементации подвергают грунты, представляющие собой крупные и среднезернистые пески; силикатизацию грунта применяют при упрочнении пылеватых песков и лессовых грунтов. Битумизация обломочных грунтов способствует их упрочнению и предотвращению фильтрации грунтовых вод. Лессовидные просадочные грунты и пористые суглинки (неводонасыщенные) можно закреплять термическим способом — обжигом на глубину до 15 м раскаленными газами через пробуренные в грунте скважины диаметром 15—20 см.

Упрочнение слабых грунтов при создании искусственных оснований способствует увеличению их несущей способности до заданной величины.

Несущая способность основания определяется нагрузкой, при которой осадка (сжимаемость) грунта по величине и равномерности соответствует нормам. Нагрузка — расчетное давление на основание — выражается в МПа. Осадка основания зависит не только от нагрузки и степени сжимаемости, но и от формы и размеров подошвы фундамента.

Читать далее:
Полы в здании
Каркасы многоэтажных зданий
Классификация зданий
Конструкции лестниц
Общие сведения о лестницах и лифтах
Ворота производственных и складских зданий
Двери гражданских и промышленных зданий
Окна гражданских и промышленных зданий
Заполнение оконных, дверных и воротных проемов
Перегородки из мелкоштучных материалов


Свайные фундаменты.

Расчёт несущей способности висячей набивной сваи

Дисциплина: МЕХАНИКА ГРУНТОВ

Раздел: СВАЙНЫЕ ФУНДАМЕНТЫ

Практическое занятие № 6

Вариант № 9

РАСЧЁТ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ ВИСЯЧЕЙ НАБИВНОЙ СВАИ

Основание сложено однородным пылевато-глинистым грунтом с показателем текучести . Рассчитать максимально возможную расчетную нагрузку , передаваемую на одиночную висячую набивную сваю, имеющую форму правильной призмы (цилиндра) высотой  с основанием в форме правильного n-угольника (круга) площадью .

Дано: грунт основания – пылевато-глинистый грунт с показателем текучести . Свая имеет форму правильной призмы (цилиндра) высотой  с основанием в форме правильного n –угольника (круга) площадью .

Рассчитать максимально возможную расчетную нагрузку

1.Поскольку свая опирается на пылевато-глинистые грунты со степенью влажности , то в этом случае коэффициент условий работы сваи равен:

2. Поскольку свая призматической формы без уширения, то коэффициент условий работы грунта под нижним концом сваи равен:

3.Из Таблицы 1 выберем расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи . Примем глубину погружения нижнего конца сваи равной длине сваи:

.

4.Вычислим радиус окружности  основания сваи по формуле:

5.Рассчитаем длину окружности поперечного сечения сваи по формуле:

6.Из Таблицы 2 выберем коэффициент условий работы пылевато-глинистого грунта на боковой поверхности сваи  будет равен:

7.Поскольку основание сложено однородным пылевато-глинистым грунтом, для удобства расчёта разобьем его на 6 слоев толщиной по 2 метра,

8.Глубины залегания средней части каждого из слоёв  будут равны:

9.Из Таблицы 3 выберем расчетное сопротивление грунта  на боковой поверхности -го слоя

10.Расчётную несущую способность грунта основания одиночной набивной висячей сваи  рассчитываем по формуле:

 

11. Определяем коэффициент надежности . Поскольку несущая способность сваи определена расчетом, то:

12.Определяем максимально возможную расчетную нагрузку , передаваемую на одиночную висячую набивную сваю:

Результаты расчётов заносим в таблицу Р6:

Таблица Р6. Расчётная несущая способность грунта основания одиночной набивной висячей сваи.

1

1

2

19

32,315

2

3

2

30

51,024

3

5

2

34,5

58,678

4

7

2

37,5

63,780

5

9

2

39,25

66,756

 6

11

2

40,9

69,562

92,250

347,492

248,21

Рисунок 1. Расчётная схема висячей набивной цилиндрической сваи (размеры приведены в мм).

Особенности строительства фундамента на глинистом грунте

Глинистые грунты

Глинистый грунт – это грунт, который более чем на половину состоит из очень мелких частиц размером менее 0,01 мм, которые имеют форму чешуек или пластин. Расстояния между этими частицами называется порами, они, как правило, заполняются водой, которая хорошо удерживается в глине, потому что сами частички глины воду не пропускают. Глинистые грунты имеют высокую пористость, т.е. высокое соотношение объема пор к объему грунта. Это соотношение колеблется от 0,5 до 1,1 и является характеристикой степени уплотнения грунта. Каждая пора — это маленький капилляр, поэтому такие грунты подвержены капиллярному эффекту.

Глинистый грунт очень хорошо удерживает в себе влагу и никогда не отдает ее всю, даже при высыхании, поэтому является пучинистым грунтом. Влага, содержащаяся в грунте, при замерзании превращается в лед и расширяется, тем самым, увеличивая объем всего грунта. Все грунты, содержащие глину, подвержены этому негативному явлению, и чем больше содержание глины, тем сильнее проявляется это свойство.

Поры глинистого грунта настолько малы, что капиллярные силы притяжение между частицами воды и глины оказываются достаточными, чтобы связывать их. Капиллярные силы притяжения в совокупности с пластичностью частиц глины обеспечивают пластичность глинистого грунта. И чем больше содержание глины, тем пластичнее будет грунт. В зависимости от содержания частиц глины их классифицируют на супеси, суглинки и глину.

Классификация глинистого грунта

Супесь – это глинистый грунт, который содержит не более 10 % глинистых частиц, оставшуюся часть занимает песок. Супесь наименее пластичная из всех глинистых грунтов, при ее растирании между пальцами чувствуются песчинки, она плохо скатывается в шнур. Скатанный из супеси шар рассыпается, если на него немного надавить. Из-за высокого содержания песка супесь имеет сравнительно низкую пористость – от 0,5 до 0,7. Соответственно она может содержать меньше влаги и, следовательно, быть меньше подвержена пучению. При пористости 0,5 (т.е. при хорошем уплотнении) в сухом состоянии несущая способность супеси составляет 3 кг/см2, при пористости 0,7 – 2,5 кг/см3.

Суглинок – это глинистый грунт, который содержит от 10 до 30 процентов глины. Этот грунт достаточно пластичен, при растирании его между пальцами не чувствуются отдельные песчинки. Скатанный из суглинка шар раздавливается в лепешку, по краям которой образуются трещины. Пористость суглинка выше, чем супеси и колеблется от 0,5 до 1. Суглинок может содержать больше воды и больше, чем супесь, подвержен пучению. Сухой суглинок с пористостью 0,5 имеет несущую способность 3 кг/см2, при пористости 0,7 – 2,5 кг/см2.

Глина – это грунт, в котором содержание глинистых частиц больше 30%. Глина очень пластичная, хорошо скатывается в шнур. Скатанный из глины шар сдавливается в лепешку без образования трещин по краям. Пористость глины может достигать 1,1, она сильнее всех остальных грунтов подвержена морозному пучению, потому что может содержать очень большое количество влаги. При пористости 0,5 глина имеет несущую способность 6 кг/см2, при 0,8 – 3 кг/см2.

Все глинистые грунты под действием нагрузки от фундамента подвержены осадке, причем занимает она очень много времени – несколько сезонов. Осадка будет тем больше и дольше, чем больше пористость грунта. Чтобы уменьшить пористость глинистого грунта и тем самым улучшить его характеристики, грунт можно уплотнять. Естественное уплотнение глинистого грунта происходит под давлением вышележащих слоев: чем глубже находится слой, тем сильнее он уплотнен, тем меньше его пористость и тем больше его несущая способность.

Минимальная пористость глинистого грунта 0,3 будет у максимально уплотненного слоя, который залегает ниже глубины промерзания. Дело в том, что при промерзании грунта возникает пучение: частицы грунта двигаются и между ними возникают новые поры. В слое грунта, который находится ниже глубины промерзания, таких движений нет, он максимально уплотнен и его можно считать несжимаемым. Глубина промерзания грунта зависит от климатических условий, в России она колеблется от 80 до 240 см. Чем ближе к поверхности земли, тем меньше будет уплотнен глинистый грунт.

Чтобы примерно оценить несущую способность глинистого грунта на определенной глубине можно принять максимальную пористость 1,1 на поверхности земли, а минимальную 0,3 на глубине промерзания и предположить, что она изменяется в зависимости от глубины равномерно. Вместе с ней будет меняться и несущая способность: от 2 кг/см2 на поверхности, до 6 кг/см2 ниже глубины промерзания.

Еще одна важная характеристика глинистого грунта – это его влажность: чем больше влаги содержится в нем, тем хуже его несущая способность. Насыщенный влагой глинистый грунт становится слишком пластичным, а насыщаться влагой он может в том случае, когда близко находятся грунтовые воды. Если уровень грунтовых вод высокий и менее чем в метре от глубины заложения фундамента, то приведенные выше значения несущей способности глины, суглинка и супеси нужно делить на 1,5.

Все глинистые грунты будут служить хорошим основанием для фундамента дома, если грунтовые воды залегают на значительной глубине, а сам грунт будет однороден по составу.

Классификация грунтов

Глинистые грунты состоят из крохотных микрочастиц чешуйчатой формы, размером менее 0,005 мм. Глины имеют множество тонких капилляров и большую удельную поверхность касания между частицами. Вода, через капилляры заполняет поры глины и создает, таким образом, водно-коллоидные пленки, которые обволакивают частицы грунта. Этим обуславливается вязкость глинистого грунта. Именно наличие воды ведет за собой увеличение объема глинистого грунта при промерзании, отчего он вспучивается.

Несущая способность глинистого основания напрямую зависит от его сухости или влажности: если сухая глина может выдерживать значительную нагрузку, то несущая способность пластичной и влажной глины невелика. Особенно сильно подвержены разжижению ленточные глины (в которых присутствуют песчаные прослойки), несущая способность которых от этого тоже незначительна.

Грунты с органическими примесями (торф, ил, растительный грунт) обычно рыхлые и весьма неоднородные по своему составу. Они непригодны в качестве оснований из-за значительной и неравномерной сжимаемости. Можно использовать для чудо-грядок.

Крупноблочные грунты это обломки скальных пород, преимущественный размер частиц которых более 2 мм (галька, гравий, щебень). Если такой грунт расстилается плотным массивом и не подвергается размыванию, то он может служить хорошим основанием для строительства.

Насыпной грунт образуется искусственным путем при засыпке свалок, прудов. Использовать его, как естественное основание для строительства, нельзя.

Песчаные грунты состоят из частиц размером порядка 0,1-0,2 мм. Чем крупнее и чище песок, тем большую нагрузку он способен воспринимать. Слой песка, залегающий равномерно, обладающий одинаковой плотностью и достаточной мощностью, не подвергающийся размывающему действию текучих вод – это отличное основание для строений.

Скальные грунты (кварциты, песчаники, гранит) обычно залегают сплошным массивом. Они водоустойчивы, несжимаемы и являются надежными и прочными основаниями для возведения зданий, если нет пустот и трещин.

Суглинки и супеси – это смеси глины, песка и пылевых частиц. Суглинки содержат от десяти до тридцати процентов глинистых частиц и от трех до десяти процентов супеси. По своим свойствам эти грунты располагаются между песчаными и глинистыми грунтами.

Плывуны — это некоторые разновидности супесей и других мелкозернистых грунтов. Отличаются тем, что, будучи разжиженные водой, становятся подвижными, и могут течь как жидкость. Вследствие своей подвижности и незначительной несущей способности плывуны фактически непригодны в качестве оснований.

Несущая способность грунта — таблица несущей способности

Фундаменты не только обеспечивают ровную платформу для опалубки или каменной кладки, но и распределяют вес дома, чтобы почва могла нести нагрузку. Нагрузка распространяется внутри самого фундамента под углом примерно 45 градусов, а затем распространяется в почве под более крутым углом, больше похожим на 60 градусов от горизонтали.

По мере того, как нагрузка под фундаментом распределяется, давление на грунт уменьшается. Грунт непосредственно под фундаментом принимает наибольшую нагрузку, поэтому его следует тщательно уплотнять.

Найдите ближайших подрядчиков по плитам и фундаментам, которые помогут с фундаментом.

Поскольку нагрузка распределяется, давление на грунт максимально прямо под фундаментом. К тому времени, когда мы опустимся ниже фундамента на расстояние, равное ширине фундамента, единичное давление грунта упадет примерно вдвое. Спуститесь на то же расстояние еще раз, и давление упадет на две трети. Таким образом, почва прямо под основанием является наиболее критической, а также, как правило, наиболее подверженной насилию.

Когда мы выкапываем фундамент, зубья ковша взбалтывают почву и подмешивают в нее воздух, уменьшая ее плотность. Также в траншею может попасть грунт с насыпи. Рыхлая почва имеет гораздо меньшую несущую способность, чем первоначальная.

Вот почему так важно уплотнить дно траншеи. Используйте виброплиту для песчаных или гравийных грунтов и виброплиту для ила или глины (узнайте больше об уплотняющем оборудовании в этом руководстве по земляному полотну и основанию).Если вы не уплотните эту почву, вы можете получить 1/2 дюйма осадки только на первых 6 дюймах почвы.

Если вы копаете слишком глубоко и заменяете почву для восстановления сорта, вы добавляете назад почву, которая расширилась на целых 50%. Под нагрузкой он снова уплотнится и вызовет оседание. Поэтому, когда вы заменяете материал в траншее, тщательно уплотняйте его или используйте крупный гравий. Гравий размером полтора дюйма или больше практически самоуплотняется, когда вы его укладываете. Под тяжестью деревянного дома он не осядет в значительной степени.

Научитесь промазывать мягкие участки почвы.

Таблица несущей способности почвы

Класс материалов Давление несущей способности
(фунтов на квадратный фут)
Кристаллическая коренная порода 12 000
Осадочные породы 6000
Песчаный гравий или гравий 5000
Песок, илистый песок, глинистый песок, илистый гравий и глинистый гравий 3000
Глина, песчаная глина, алевритовая глина и глинистый ил 2000

Источник: Таблица 401. 4.1; Кодекс жилищного строительства CABO на одну и две семьи; 1995.

Свойства почвы и подшипник

Тип и плотность родной почвы также важны. В Международном строительном кодексе, как и в предшествующем кодексе CABO, перечислены предполагаемые значения несущей способности для различных типов грунтов. Очень мелкие почвы (глины и ил) обычно имеют меньшую емкость, чем крупнозернистые почвы (пески и гравий).

Однако некоторые глины или илы имеют более высокую несущую способность, чем значения, указанные в кодовых таблицах.Если вы проведете тест почвы, вы обнаружите, что у вас более плотная глина с гораздо более высокой несущей способностью. Механическое уплотнение почвы также может повысить ее несущую способность.

Определение несущей способности на месте

Проверка плотности грунта в траншее для фундамента с помощью пенетрометра. Несущая способность вашего грунта поможет вам определить, нужен ли вам мелкозаглубленный или глубокий фундамент. Прочность грунта непосредственно под фундаментом, где сосредоточены нагрузки, имеет решающее значение для работы фундамента.

Вы можете получить довольно хорошее представление о несущей способности грунта на дне траншеи с помощью ручного пенетрометра. Это карманное устройство представляет собой подпружиненный зонд, который оценивает давление, которое может выдержать почва, и откалиброван для получения показаний в тоннах на квадратный фут. Каждый подрядчик и строительный инспектор должен иметь один из них. Это может помочь вам избежать многих неприятностей.

Каковы значения несущей способности различных грунтов?

🕑 Время чтения: 1 минута

Способность грунта воспринимать нагрузки, исходящие от фундамента, называется несущей способностью грунта.Общее давление на основание фундамента, при котором происходит разрушение грунта, называется предельной несущей способностью. При рассмотрении различных условий отказа предельная несущая способность делится на определенный коэффициент безопасности, и полученное значение называется безопасной несущей способностью грунта.

Перед проектированием фундамента необходимо знать несущую способность грунта. Это можно определить с помощью различных полевых испытаний. Тем не менее, существуют стандартные значения безопасной несущей способности, доступные для различных типов грунтов, и эти значения можно использовать, когда данные испытаний ограничены или требуется быстрое строительство.

Значения безопасной несущей способности различных грунтов

В следующей таблице приведены значения безопасной несущей способности различных типов грунтов.

Серийный номер Тип почвы Безопасная несущая способность ( кН/м 2 )
Связные грунты
1. Мягкий сланец, твердая или жесткая глина в глубоком слое, в сухом состоянии 440
2. Средняя глина легко вдавливается ногтем большого пальца 245
3. Влажная смесь глины и песчаной глины, которую можно вдавить большим пальцем давление 150
4. Черная хлопковая почва/экспансивная глина (50% насыщения) в сухом состоянии от 130 до 160
5. Мягкая глина с вмятинами при умеренном нажатии большим пальцем 100
6. Очень мягкая глина, в которую можно проникнуть с ударом до нескольких сантиметры 50
Связный грунт
7. Плотная смесь гравия/песка и гравия с хорошей устойчивостью к проникновение инструментов 440
8. Плотный и сухой крупнозернистый песок 440
9. Плотный и сухой средний песок 245
10. Сыпучий гравий или песчано-гравийная смесь в сухом состоянии 245
11. Мелкий песок и ил (состоит из сухих комков) 150
12. Рыхлый и сухой мелкий песок 100
Камни
13. Твердые породы, такие как гранитная ловушка, диорит и т. д. 3240
14. Слоистые горные породы, такие как песчаник, известняк и т. д. 1620
15. Остаточные отложения разрушенной и разбитой коренной породы и твердых сланцев, сцементированный материал 880
16. Мягкие породы 440

Часто задаваемые вопросы Что такое несущая способность грунта?

Способность грунта воспринимать нагрузки от фундамента называется несущей способностью грунта. Общее давление на основание фундамента, при котором происходит разрушение грунта, называется предельной несущей способностью. При рассмотрении различных условий отказа предельная несущая способность делится на определенный коэффициент безопасности, и полученное значение называется безопасной несущей способностью грунта.

Какова несущая способность мягких горных пород?

Мягкие породы имеют несущую способность 440 кН/м 2 .

Какова несущая способность связных грунтов?

Связные грунты, такие как мягкий сланец, твердая или жесткая глина в глубоком слое, в сухом состоянии имеют несущую способность 440 кН/м 2 .Черная пушистая почва/экспандирующая глина (50% насыщения) в сухом состоянии имеет несущую способность от 130 до 160 кН/м 2 .

Подробнее:

Несущая способность грунта – типы и расчеты

Расчет несущей способности сваи — одиночная свая и групповая свая

Критерии выбора фундамента для зданий

Несущая способность грунта

Допустимая несущая способность: Максимальное давление, которое может быть приложено к грунту от фундамента, чтобы выполнялись два требования:

  1. Приемлемый запас прочности на разрушение при сдвиге под фундаментом
  2. Приемлемый общий и дифференциальный расчет

Предельная несущая способность: Минимальное давление, которое может привести к разрушению опорного грунта при сдвиге непосредственно под фундаментом и рядом с ним.


Типовые значения несущей способности грунта

Для целей предварительного проектирования в стандарте BS 8004 [1] приведены типовые значения допустимой несущей способности, которые должны обеспечивать достаточный запас прочности при разрушении валов без учета установленных критериев [2].

Тип почвы Значение подшипника (кПа) Замечания
Плотный гравий или плотный песок и гравий > 600 Ширина фундамента не менее 1 м.Уровень грунтовых вод не менее чем на глубине, равной ширине фундамента, ниже подошвы фундамента.
Плотный гравий или песок и гравий средней плотности 200-600
Рыхлый гравий или рыхлый песок и гравий < 200
Плотный песок > 300
Песок средней плотности 100 — 300
Очень жесткие валунные глины и твердые глины 300 — 600 Подвержен долгосрочному расчету консолидации
Глины твердые 150 — 300
Твердые глины 75 -150
Мягкие глины и илы < 75
Очень мягкие глины и илы

Предельная несущая способность фундаментов мелкого заложения по Терзаги

Предельную несущую способность мелкозаглубленных фундаментов можно рассчитать с помощью соотношения, предложенного Терзаги [3]:

и чистая предельная несущая способность:

С коэффициентами несущей способности:

коэффициент для доплаты
коэффициент сцепления
коэффициент собственного веса [4]
коэффициент собственного веса [5]

и

Б, Л, Г Ширина, длина и глубина фундамента,
сцепление, эффективный угол трения и эффективный удельный вес

В случае прямоугольного фундамента члены приведенных выше соотношений следует умножить на соответствующие коэффициенты формы следующим образом [6]:

В случае, если нагрузки приложены не вертикально, следует также учитывать дополнительные факторы для наклонных нагрузок.


Электронная таблица для грунта Несущая способность: скачать бесплатно


 

ССЫЛКИ

  1. BS 8004: (1986): Свод правил для фондов
  2. Крейг, РФ (1986), Механика грунтов, 4-е изд., ISBN 0-412-38430-2
  3. Тезаги, К. (1943): Теоретическая механика грунтов, Джон Уайли и сыновья, Нью-Йорк,
  4. .
  5. Hansen, JB (1968): пересмотренная расширенная формула несущей способности. Бюллетень Датского геотехнического института, No.28
  6. Мейерхоф, Г.Г. (1963). Некоторые недавние исследования несущей способности фундаментов. Канадский геотехнический журнал Vol. 1 № 1
  7. Терзаги, К. и Пек, Р.Б. (1967): Механика грунтов в инженерной практике (2-е изд.). Джон Уайли и сыновья, Нью-Йорк

Ссылка:
Geotechdata.info, Несущая способность почвы, http://geotechdata.info/parameter/bearing-capacity.html (по состоянию на 15 апреля 2015 г.).

 

 

 

Несущая способность грунта

Какова несущая способность грунта?

Что означает «несущая способность грунта»? Это важно, потому что всякий раз, когда на землю возлагается нагрузка, например, от фундамента здания, крана или подпорной стены, грунт должен иметь способность выдерживать ее без чрезмерной осадки или разрушения.

Молотый кофе «Спроси Эндрю» Эпизод 4: Эндрю Лис объясняет, что означает несущая способность

В двух словах, несущая способность — это способность почвы выдерживать нагрузки, приложенные к земле над землей. Это зависит в первую очередь от типа грунта, его прочности на сдвиг и плотности. Это также зависит от глубины заделки груза – чем глубже он заложен, тем больше несущая способность. Там, где несущая способность недостаточна, можно улучшить грунт или, в качестве альтернативы, нагрузку можно распределить по большей площади, чтобы приложенное к грунту напряжение уменьшилось до приемлемого значения, меньшего, чем несущая способность.Этого можно добиться, например, за счет настила фундаментов из железобетона. В случае рабочих платформ для кранов и сваебойных установок улучшенное распределение нагрузки обеспечивается гранулированной платформой, производительность которой может быть дополнительно улучшена за счет механической стабилизации с использованием георешеток Tensar.

Учитываются два уровня несущей способности грунта:
  • Предельная несущая способность: максимальное вертикальное давление, которое может быть приложено к поверхности земли, при котором в опорном грунте развивается механизм разрушения при сдвиге
  • Допустимая несущая способность: это предельная несущая способность, деленная на соответствующие коэффициенты безопасности; коэффициенты могут быть дополнительно увеличены, чтобы соответствующим образом ограничить расчеты.

Как рассчитать несущую способность глинистых грунтов

Метод расчета во многом зависит от типа почвы. В насыщенных глинах и других мелкозернистых грунтах несжимаемая поровая вода изначально поддерживает приложенные нагрузки, повышая давление поровой воды в грунте под приложенной нагрузкой. Низкая проницаемость глины означает, что могут потребоваться месяцы или годы, чтобы поровая вода текла, давление рассеивалось, скелет почвы уплотнялся, а поверхность земли оседала.Это означает, что глины, как правило, более уязвимы к потере несущей способности в краткосрочной перспективе, прежде чем рассеется избыточное поровое давление воды и возрастет эффективное напряжение. Хотя все это кажется довольно сложным, метод расчета кратковременной несущей способности глины является относительно простым и линейным, поскольку обычно принимается единое, однородное значение прочности на сдвиг в недренированном состоянии, которое не изменяется при приложении нагрузки. Долгосрочная несущая способность глин обычно больше, поэтому редко является критической, но может быть рассчитана с использованием того же метода, что и для песков.

Как рассчитать несущую способность сыпучих грунтов

Несущая способность песка и гравия обычно не является критической при проектировании, поскольку они относительно прочны, а эффективные напряжения в грунте возрастают непосредственно под действием приложенной нагрузки из-за их высокой проницаемости. Для этого не требуются месяцы или годы, как в типичной глинистой почве. Только рыхлые пески с высоким уровнем грунтовых вод под сосредоточенной нагрузкой (например, сваебойной установкой) могут иметь проблемы с несущей способностью.В большинстве случаев урегулирование регулирует проект. Расчет несущей способности в зернистых грунтах, таких как пески, более сложен, поскольку он зависит от эффективного напряжения вдоль предполагаемого механизма разрушения, которое зависит от глубины и плотности грунта, а также от самой приложенной нагрузки. Дилатантность песка при сдвиге также усложняет ситуацию.

Методы расчета несущей способности

Методы расчета для обоих типов грунта получены для упрощенного геометрического случая бесконечно длинной полосовой нагрузки с вертикальной нагрузкой и горизонтальной поверхностью грунта.Затем можно ввести различные коэффициенты для приблизительного учета нагрузок другой формы (например, прямоугольной, квадратной, круглой), наклонных нагрузок и наклонных поверхностей.

Эти методы также предполагают однородные, однородные грунтовые условия, но рабочая платформа является хорошим примером проблемы двухслойной несущей способности, т. е. нагрузки крана или сваебойной установки применяются к поверхности плотного зернистого слоя, покрывающего более слабое грунтовое основание, состоящее из глины. или песок, например. Обычные методы расчета здесь неприменимы, но компания Tensar разработала полностью проверенный метод расчета T-значения, чтобы учесть эту конкретную ситуацию и представить преимущества механической стабилизации с использованием георешеток Tensar с научной точки зрения.

У вас есть животрепещущий вопрос о геотехническом проектировании?

Почему бы не отправить нам электронное письмо по адресу [email protected], и ответ на ваш вопрос может появиться в одном из следующих выпусков сериала «Земленый кофе»!

Несущая способность почвы

Несущая способность грунта относится к способности грунта выдерживать нагрузку, приложенную к земле. Несущая способность имеет встроенный коэффициент безопасности для предотвращения отказа. Таким образом, предельная несущая способность будет восприниматься как точка отказа без встроенного коэффициента безопасности.

Глубина заделки опоры рассчитывается на основе глубины промерзания, наличия «открытых стен» или их отсутствия, а также размера и конструкции здания, которое она должна поддерживать, а также ожидаемой ветровой нагрузки.

Таблица несущей способности грунта
Тип почвы Подшипник нагрузки
(фунтов на квадратный фут)
Камень с гравием 6000 фунтов на квадратный фут +
Гравий 5000 фунтов на квадратный фут
Песчаный гравий 5000 фунтов на квадратный фут
Песок 3000 фунтов на квадратный фут
Иловый песок 3000 фунтов на квадратный фут
Иловый гравий 3000 фунтов на квадратный фут
Гравий с глиной 3000 фунтов на квадратный фут
Глина 2000 фунтов на квадратный фут
Песчаная глина 2000 фунтов на квадратный фут
Иловая глина 2000 фунтов на квадратный фут


Наши комплекты сарая на столбах включают в себя строительные чертежи, содержащие все необходимые чертежи для строительства здания. Это включает в себя требования к встраиванию постов на стройплощадке.

Диаметр отверстия рассчитывается для распределения постоянной нагрузки (строительных материалов) и временной нагрузки (снега и льда) на нижний колонтитул, площадь поверхности которого достаточна для предотвращения оседания здания.

Чтобы гарантировать, что сильный ветер не вырвет здание из земли, в нижней части каждой стойки размещаются подъемные планки или арматурные стержни, чтобы удерживать стойку в земле.

24 CFR § 3285.202 — Классификация грунтов и несущая способность. | CFR | Закон США

§ 3285.202 Классификация грунтов и несущая способность.

Класс грунта и несущая способность грунта должны быть определены до возведения и закрепления фундамента. Классификация грунта и несущая способность должны определяться одним или несколькими из следующих методов, если несущая способность грунта не установлена ​​в соответствии с пунктом (f) настоящего раздела:

(а) Испытания почвы. Испытания грунта в соответствии с общепринятой инженерной практикой; или

(b) Почвенные записи. Почвенные записи применимого LAHJ; или

(c) Классификация грунтов и несущая способность. Если класс грунта или несущая способность не могут быть определены с помощью испытаний или отчетов о грунте, но можно определить его тип, можно использовать классификацию грунта, значения допустимого давления и крутящего момента, указанные в таблице к § 3285.202.

(d) Карманный пенетрометр; или

(e) Вместо определения несущей способности грунта с использованием методов, показанных в таблице, может использоваться допустимое давление 1500 фунтов на квадратный фут, если только информация по конкретному месту не требует использования более низких значений на основе классификации и типа грунта. .

(f) Если почва состоит из торфа, органических глин или неуплотненной насыпи или имеет необычные условия, зарегистрированный профессиональный геолог, зарегистрированный профессиональный инженер или зарегистрированный архитектор должны определить классификацию почвы и максимально допустимую несущую способность почвы. емкость.

Классификация почв Описание почвы Допустимая нагрузка на грунт
давление (psf)
Счетчик ударов ASTM D 1586-99 Датчик крутящего момента значение
(дюйм-фунт)-
Классификационный номер АСТМ Д 2487-00
или Д 2488-00
(зарегистрирована
, см. § 3285.4)
1 Камень или твердая сковорода 4000 +
2 ГВ, ГП, ЮЗ, СП, ГМ, СМ Песчаный гравий и гравий; очень плотные и/или сцементированные пески; гравий/булыжники; предварительно загруженные илы, глины и кораллы 2000 40 + Более 550.
3 ГК, СК, МЛ, КЛ Песок; илистый песок; глинистый песок; илистый гравий; пески средней плотности; песчано-гравийный; и очень плотный ил, песчаные глины 1500 24-39 351-550.
КГ, МЗ Песок рыхлый до средней плотности; глины и илы от твердых до жестких; аллювиальные насыпи 1000 18-23 276-350.
Ч, МЗ Рыхлые пески; твердые глины; аллювиальные насыпи 1000 12-17 175-275.
5 ПР, ОН, ПТ Наполнитель неуплотненный; торф; органические глины См. 3285.202(е) 0-11 Менее 175.

Безопасная несущая способность различных типов грунтов

Надежная несущая способность различных типов грунта Привет, ребята, в этой статье мы узнали о том, что такое надежная несущая способность грунта? Безопасная несущая способность различных типов почвы, таких как песчаная почва, суглинок, глинистая почва, гравийная почва и твердая порода.

Безопасная несущая способность грунта — это способность грунта, которая выдерживает конструкционную нагрузку здания и безопасно передает всю приходящую нагрузку на землю без какого-либо разрушения или осадки конструкции, известна как безопасная несущая способность грунта.

◆Вы можете подписаться на меня в Facebook и подписаться на наш канал Youtube

Вам также следует посетить:-

1) что такое бетон, его виды и свойства

2) Расчет количества бетона для лестницы и его формула

Все конструкционные постоянные и временные нагрузки плиты, балки и стены по вертикали передаются на колонну через стык колонны-балки, колонна передает всю поступающую нагрузку на фундамент, а фундамент безопасно передает всю нагрузку на грунтовое основание.Теперь возникает вопрос, насколько разные типы грунта сопротивляются нагрузке надстройки без разрушения или осадки конструкции.

Что такое безопасная несущая способность грунта? В геотехническом гражданском строительстве безопасная несущая способность — это способность грунта выдерживать структурные нагрузки, действующие на грунт. Несущая способность грунта определяется как максимальное среднее контактное давление между фундаментом и грунтом, которое не должно вызывать разрушения грунта при сдвиге.

Существует два типа несущей способности грунта:- 1) Предельная несущая способность и 2) Допустимая несущая способность.Предельная несущая способность – это теоретическое максимальное давление, которое может выдерживаться без разрушения. Допустимая несущая способность – это предельная несущая способность, деленная на коэффициент безопасности.

Когда мы начинаем наш новый проект, предварительное первое испытание должно быть выполнено — это испытание на несущую способность грунта, очень важно выяснить несущую способность грунта, который выдерживает приложенную нагрузку. Это давление возникает между фундаментом и окружающим грунтом, которые соприкасаются с фундаментом.

Надежная несущая способность различных типов грунта

В Индии и других странах имеются различные типы почв, и все типы почв имеют разную несущую способность. Любая конструкция конструкции, размер фундамента и глубина фундамента должны определяться с учетом несущей способности грунта в этом регионе.

Надежная несущая способность различных типов грунта

Какова единица несущей способности грунта? Несущая способность грунта — это максимальная нагрузка на единицу, которая может выдержать любое сооружение без разрушения конструкции и осадки, несущая способность грунта измеряется в единицах кН/м2 и кг/см2.

Надежная несущая способность твердых пород :- Обладает высокой несущей способностью, может обеспечивать структурную поддержку без какой-либо усадки или набухания. Твердые породы состоят из магматических и метаморфических пород, таких как гранит и базальт. Он отличается от осадочных пород тем, что их обычно труднее разбить. Безопасная несущая способность твердых пород, таких как гранит и базальт, составляет около 33 кг/см2 (3300 кН/м2).

Надежная несущая способность мягких пород: — осадочных пород называются мягкими породами, обычные осадочные породы включают песчаник, известняк и сланец. Эти породы часто начинаются как отложения, переносимые реками и отлагающиеся в озерах и океанах. При захоронении отложения теряют воду и цементируются, образуя мягкую породу. Безопасная несущая способность мягких пород, таких как известняк и песчаник, составляет около 4,5 кг/см2 (450 кН/м2).

Безопасная несущая способность песчаного грунта: — песчаных грунтов имеют хорошую несущую способность, он состоит из крупнозернистого песка, песка среднего размера и находит песок в соответствии с частицами. он легкий, более прочный, впитывает воду, но не увеличивается в размерах, сохраняя постоянный объем.Несущая способность песчаного грунта колеблется от 2,45 кг/см2 до 4,45 кг/см2, для мелкого песка она может составлять 4,45 кг/см2 (445 кН/м2), для крупнозернистого песка она может составлять 4,40 кг/см2 (440 кН/м2) а для среднего песка она может составлять 2,45 кг/см2 (245 кН/м2).

Надежная несущая способность суглинка:- Суглинок является лучшим типом грунта для строительства благодаря идеальному сочетанию ила, песка и глины. Он сочетает в себе лучшее из всех их качеств в идеальном балансе для поддержки фундамента. Суглинок обычно не сдвигается, не расширяется и не сжимается и очень хорошо переносит присутствие воды.Допустимая несущая способность суглинка от 0,8 кг/см2 до 2,7 кг/см2 (80 – 270 кН/м2 в зависимости от аллювиальных, суглинков, супесей и супесчаных суглинков.

Безопасная несущая способность глинистого грунта :-Очень мелкие грунты, такие как глины и ил, как правило, имеют более низкую несущую способность, она может находиться в диапазоне от 0,5 кг/см2 до 1 кг/см2 (от 50 кН/м2 до 100 кН/м2).

Надежная несущая способность чернозема хлопчатника: – Чернозем хлопчатника набухает в сезон дождей и растрескивается летом из-за усадки.Эти усадочные трещины имеют ширину от 100 до 150 мм и глубину от 0,5 до 2 м. Набухание создает восходящее давление на структуру, а усадка создает тягу вниз. Это приводит к трещинам в стене и кровле фундамента. Следовательно, фундамент в черноземе нуждается в особом уходе.

Оставить комментарий