Несущая способность грунта: способы расчета под закладку фундамента, СНиП

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 определить, достаточна ли выбранная площадь фундамента

Чтобы понять, выдержит ли земля вес конкретной постройки (достаточна ли площадь фундамента), проделывают следующие операции:

Определяют тип почвы, по таблицам находят его несущую способность.
Определяют общую массу дома: фундамента, стен и перегородок, кровли. Данные модно взять из проекта, если уже выбран материал стен и других конструкций. Нельзя забыть вес несущих конструкций, и даже будущей обстановки.
Итоговую массу делят на НС (сопротивляемость), можно взять приблизительное значение.

Если в процессе вычислений оказалось, что НС недостаточная для такой постройки, необходимо принимать меры. Чаще всего решают увеличить площадь ленточного фундамента; иногда выбирают практичное решение: заливают монолитную плиту на ленте.

Закладка фундаментаИсточник tvoystroy.ru

О методе расчетов НС в следующем видео:

Несколько слов о насыпном грунте

Свойства естественного грунта и насыпного различаются. Во-первых, естественное основание спрессовалось за многие годы, достигнув максимальной на данное время несущей способности. В свою очередь насыпной грунт самоуплотняется на протяжении сопоставимо малого промежутка времени, он неоднородный, поэтому предсказать его поведение при строительстве фундамента очень сложно. В таблице ниже мы привели ориентировочные значения несущей способности и времени на самоуплотнение некоторых видов насыпных грунтов.

Виды насыпных грунтов	Ориентировочное время, необходимое для самоуплотнения грунта, лет	Примерная несущая способность при дополнительном уплотнении, кг/см2
Глинистые	2÷5	1,5÷2,5
Песчаные	0,5÷1	2÷3
Крупнообмолочные	0,2÷1	2,5÷3,5

Насыпной грунт используют в двух случаях:

когда необходимо изменить рельеф участка. Если вы купили загородный участок, который был частично засыпан насыпным грунтом, придется дополнительно проводить геологические исследования почвы. Ведь в данном случае непонятно, уплотнялось ли искусственно основание, либо самоуплотнялось с течением времени. Большую опасность представляет неоднородный состав грунта, поэтому он подлежит самому тщательному анализу;
когда грунт на площадке под застройку не соответствует требованиям по несущей способности. Например, планируется строить фундамент на торфе, который сложно назвать идеальным основанием для дома. Если слой торфа невелик, то его можно заменить другим материалом, например, песком или гравием

Мероприятия по улучшению характеристик насыпного грунта

Вы должны понимать, что характеристики любого грунта можно изменить искусственно. Как правило, все сводится к повышению его несущей способности и нивелированию пучинистых явлений:

дать время грунту для самоуплотнения. Вариант не самый быстрый, зато экономичный;
уплотнить насыпной грунт спецтехникой;
достаточно дорогие способы подразумевают упрочнение основания путем его цементации, силикатизации и других технологий обработки;
дренировать, утеплить основание для уменьшения глубины промерзания и понижения уровня грунтовых вод;
при необходимости устраивают песчаные, гравийные и прочие подушки – осуществляют замену грунта в ситуациях, когда необходимо строить фундамент на просадочных грунтах;
крайний вариант – использование свайного фундамента, подошва которого залегает ниже пласта насыпного грунта

Выбор фундамента при строительстве на насыпном грунте

Учитывая тот факт, что насыпные грунты относятся к группе сложных, при отсутствии опыта в расчете оснований лучше поручить строительство фундамента специалистам: они оценят грунт, смогут подобрать оптимальный вариант фундамента. По крайней мере, серьезные компании дадут гарантию на выполненные работы. Если же решили все делать своими руками, то варианты фундаментов могут быть следующие:

плитный фундамент, который позволяет использовать все пятно застройки, создать максимальную площадь подошвы и обезопасить дом от неравномерных деформаций. Плита – удовольствие дорогое, требует тщательного армирования фундамента, что закономерно повышает стоимость монолита;
устройство ленточного фундамента требует серьезного анализа грунта. Не поленитесь выкопать пару шурфов и оценить состояние пластов насыпной почвы. После проведения расчетов, можно задумываться над возведением либо мелкозаглубленной, либо заглубленной ниже ГПГ жесткой железобетонной ленты. Стоит отметить, что возведение ленты более трудоемкое, нежели заливка плиты;
не стоит пренебрегать использованием столбчатого (свайного) фундамента. Чаще всего такой вариант используют на насыпном грунте, который уже успел уплотниться и на определенной глубине приобрел достаточную несущую способность. Можно строить такие опоры и при условии, что известна толщина слоя насыпного материала, заглубляя сваи в толщу «родного» грунта

Получается, что практически любой тип фундамента можно строить на насыпном грунте. Единственно, нужно предусмотреть величину усадки и выбрать вариант, при котором местные деформации не приведут к нарушению целостности фундамента. Конечно, при условии, что насыпной материал был планово засыпан и уплотнен в вашем присутствии, все работы по устройству фундамента упрощаются и можно спрогнозировать будущие изменения, происходящие в толще почвы.

Какой фундамент подходит для глинистой почвы

Слои закладки фундамента для суглинистой почвы с гидроизоляцией.

После точного определения типа почвы на участке и глубины залегания грунтовых вод необходимо решить, какой фундамент можно будет возвести. Глинистая почва ограничивает в выборе основания дома, поэтому можно воспользоваться только двумя вариантами: построить ленточный или свайный фундамент. Какой именно выбрать, попытаемся выяснить далее.

Если грунт более или менее однородный, то для него подойдет ленточный фундамент, свайный применяется в тех случаях, когда в почве попадаются камни.

Построить фундамент на суглинках нелегко, но если вникнуть во все нюансы этой работы, сделать это возможно. При возведении фундамента на суглинке могут возникнуть такие проблемы, как обламывание, вспучивание и просадка конструкции. Чаще всего это происходит вследствие недостаточной глубины закладывания фундамента либо при большом давлении, которое может оказываться на него. Проблемы могут возникнуть у дома, фундамент которого был возведен на суглинке, если при его строительстве применялся мелкий камень, либо стены были построены из пеноблоков.

Схема ленточного фундамента для глинистой почвы.

Чтобы избежать всех вышеописанных проблем, строительство дома должно сопровождаться выбором правильного типа фундамента. При этом блоки можно отсеять сразу же, так как в роли связующего элемента потребуется устройство армирующего каркаса. Низ основания должен быть шире, чем его верх. При возникновении опасений по поводу давления грунта, основание необходимо будет промазать машинным маслом или обернуть его поливинилхлоридной пленкой, которая не пропустит воду к фундаменту во время оттепели. Нелишним будет утеплить верхний слой земли, для чего можно использовать керамзит или щебень.

На выбор типа фундамента. который можно возвести на суглинке, также влияет материал, используемый при возведении стен дома. Если это будет кирпич, то свой выбор стоит остановить на ленточном фундаменте, который способен выдержать большую нагрузку.

Если же планируется строительство сарая или летней теплицы, то лучше выбрать свайный фундамент, который способен обеспечить необходимую степень монументальности возводимого строения.

На глинах и суглинках также можно использовать основания в виде монолитной плиты, которую обязательно устанавливают на песчаную подушку. Его преимущество заключается в плавучести, а значит он легко выдерживает любые движения грунта. Еще одним плюсом монолитного фундамента является отсутствие необходимости проведения глобальных земельных работ.

Как определить несущую способность грунта?

Схема развития деформаций и перемещений грунта.

Расчет оснований по несущей способности можно выполнить, определив тип грунта. Глину от песка визуально отличить так же легко, как и крупный песок от мелкого, высокую плотность от низкой. Даже если расчет оснований по несущей способности требуется проводить с учетом влажности, то определить влажность почвы не составит труда. На участке делаются скважины, по которым и определяется уровень глубины грунтовых вод. Если влаги не выделяется, то расчет оснований по несущей способности можно выполнять с учетом того, что почва сухая. Если вода скапливается в проделанных углублениях, то надо определить, в каком количестве

Это особенно важно для глинистых, песчаных грунтов. Если влажность высокая, то рекомендуется установка свай

Надо обращать внимание и на то, какая глубина заложения свай или ленточного фундамента планируется. Чтобы быстро и качественно выполнить такой расчет, надо пользоваться не только табличными данными, но и формулами. Расчет требует использования показателя R, которое показывает несущую способность для определения данных по фундаменту с шириной в 1 м, при глубине заложения в 2 м

Расчет производится при помощи следующей формулы:

Расчет требует использования показателя R, которое показывает несущую способность для определения данных по фундаменту с шириной в 1 м, при глубине заложения в 2 м. Расчет производится при помощи следующей формулы:

R = R * [1 + k1*(b – 100)/100] * (d +200)/2*200, при условии определения, что глубина заложения будет составлять до 2 м;
R = R * [1 + k1 *(b – 100)/100] + k2*g*(d – 200), при условии определения, что для фундамента глубина заложения принимается больше 2 м.

Расчет выполняется с учетом таких данных:

Таблица значений несущей способности свай.

k₁ – это коэффициент, расчет которого проводить не надо, данные берутся из специальной таблицы. Например, значение в 0,125 применяется для песчаных и крупнообломочных. Для пылеватых, глинистых, для суглинка, супеси расчет проводится с подстановкой коэффициента в 0,5;
k₂ – это коэффициент, который используется для определения несущей способности песчаных и крупнообломочных почв;
g – это коэффициент, который используется для определения удельного веса грунта, находящегося от подошвы основания и выше (используется для свай, лент, плит и прочего);
b – ширина основания (для свай используется значение круглого либо квадратного сечения, тут применяется формула b=√а;
d – глубина фундамента, тут значение зависит от того, какая группа фундаментов применяется, от условий строительства, будущих нагрузок и прочего. Методы расчета этого значения самые разнообразные, факторов, которые оказывают влияние на получение значения, много.

Методы подсчетов разные, лучше всего за помощью обращаться к специалистам. Если на участке уже стоят дома, которые были построены несколько лет назад и целостность их конструкции находится в отличном состоянии, то формулы используются в том виде, как они даны. Но если строений в округе нет, а состояние почвы вызывает сомнения, то лучше всего не полагаться на приближенные вычисления, а сразу заказать исследования. Это позволит обеспечить надежность и безопасность будущего дома.

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.

Расчет несущей способности сваи в конкретных условиях.

Перед началом строительства дома из пеноблоков были проведены исследования грунта на глубине 3 метров. Результаты показали следующее распределение почв:

0-2 метра – суглинистые почвы;
2-3 метра – глинистые почвы.

Расчет несущей способности сваи по грунту зависит от параметров самой опоры. В соответствии со Строительными правилами «Свайные фундаменты» предположим первоначально ее длину 3 метра. Минимальный рекомендуемый диаметр для таких опор составляет 300 мм.

Исходя их геометрии и почвенных условий, можно рассчитать несущую способность сваи по ее торцевой части и боковой поверхности. Для этого высчитаем площадь нижнего конца опоры:

Sторца=3,14D2/4=3,13*0,3*0,3/4=0,07,

где D – диаметр круга. Следующий параметр, необходимый для определения несущей способности свай – периметр опоры:

U бок=2*3,14*R=2*3,14*0,15=0,94.

Исходя из перечисленного, несущая способность буронабивной сваи по грунту будет определяться по следующей формуле:

Pтор=0,7Pнорм*S=0,7*90*0,07=4,41т,

где Pтор – несущая способность по торцу сваи, 0,7 – общепринятый коэффициент по грунту, Pнорм – нормативная несущая способность (табличная величина из соответствующих справочников), S – площадь основания. Аналогично рассчитаем несущую способность буронабивной сваи по ее боковой поверхности:

Pбок=0,8*U*fiн*h,

где Pбок – несущая способность по боковой поверхности сваи, 0,8 – коэффициент по условиям работы сваи в почве, U – периметр боковой поверхности, fiн – сопротивление грунта воль боковой поверхности (также табличная величина, зависящая от вида грунта и глубины его расположения), h – высота того или иного слоя грунта, через который проходит свая. Подставляя известные и рассчитанные величины получим:

Pбок=0,8* (2,8*2 + 4,8*1)*0,942=7,8т.

Исходя из проведенных вычислений, можем выполнить определение несущей способности свай. Для этого достаточно суммировать Рбок и Ртор:

Р=Рбок+Ртор=4,41+7,8=12,21т.

То есть каждая свая с указанными выше параметрами в том грунте, который располагается в зоне строительства согласно нашему примеру, способна выдержать нагрузку в 12 тонн 210 кг. Исходя из этой величины, необходимо рассчитать необходимое и достаточное количество опор буронабивного фундамента. Для этого определим общую массу строения.

Пример расчета несущей способности свай

Вес дома определяется как сумма веса всех входящих в него частей – перекрытий, перегородок, стен, стропильной системы, кровельного материала, переменной нагрузка от снега и ветра, массы отделки снаружи и внутри строения, а также предполагаемой к установке в доме мебели и бытовой техники. Предположим, что посчитав все искомые величины, получили общую массу строения, равную 124 тонны.

Следующий необходимый параметр – длина стен и перегородок, под которыми предполагается установка свай. Данная величина позволит распределить опоры дома равномерно с равным шагом. Предположим, что длина стен составила 29 метров. Тогда нагрузка на 1 п.м. будет определяться по формуле:

Q=124/29=4,3 т.

Шаг установки опор определим как отношение несущей способности сваи на величину Q:

L=P/Q=12,21/4,3=2,8

Используя полученные данные, рассчитаем и количество опор буронабивного свайного фундамента через отношение периметра стен к шагу установки опор:

N=29/2,8=10,3.

Принимаем ближайшее большее количества для получения определенного запаса прочности фундамента.

Таким образом, даже не обладая необходимым инженерным строительным образованием можно самостоятельно рассчитать несущую способность свай фундаментов того или иного вида, а также шаг установки опор и их количество. Необходимо это и для контроля работ, проводимых нанятой строительной бригадой, и для предварительного экономического расчета расходов на строительство основания дома.

Вычисление несущей способности свайно-винтового фундамента

Несмотря на то что свайно-винтовые фундаменты достаточно надежны, а их конструкционные особенности можно рассчитать используя специальный калькулятор, определение удерживающих характеристик фундамента непременно выполняется. Опорные свойства винтовой сваи напрямую зависят от типа грунта.

Таблица: Определение несущих характеристик винтовой сваи

Почва	Структура	Расчетное сопротивление грунта (кг/см²)	Опорная способность винтовой сваи (т), при глубине залегания лопасти (см)
150	200	250	300
Глина	Полутвердая	6	4,6	5,5	6,15	6,6
Тугая	5	4,15	4,8	5,7	6,4
Мягкая	4	3,65	4,45	5,05	5,85
Супеси и суглинки	Полутвердая	5,5	4,35	5,15	5,85	6,55
Тугая	4,5	3,8	4,7	5,4	6,05
Мягкая	3,5	3,4	4,25	4,7	5,4
Лёсс	Мягкая	1	2,25	2,8	3,65	4,4
Песок	Средняя	15	9,05	9,6	10,5	11,0
Мелкая	8	5,65	6,35	7,05	7,75
Пылеватая	5	4,1	4,95	5,65	6,2

Расчет любого фундаментного основания проводится по единой методике, здесь может применяться специальный калькулятор.

Свайно-винтовой фундамент

Последовательность расчета:

определение коэффициента сопротивления почвы;
вычисление массы постройки;
определение давления, оказываемого весом здания на опору;
сравнение удерживающих характеристик основания и давления, оказываемого постройкой;
корректировка конструкции фундаментного основания или параметров сваи.

Верный подбор и расчет винтовой сваи позволит домохозяину сэкономить на ремонтных работах базового уровня дома. Конструктивно сваи отличаются по виду почвы, где устанавливается опора:

для вечной мерзлоты;
для пучинистых и обводненных почв.

Возведение свайно-винтового фундамента на болоте

Ещё на этапе планирования дома и, соответственно, выбора типа фундамента, необходимо провести пробное завинчивание, которое даст необходимые сведения о требуемой длине свай. Толщина свай и шаг их размещения определяется в соответствии с предполагаемыми нагрузками, но в среднем диаметр винтовых свай может варьироваться от 57 до 133 мм, а расстояние между ними составлять от 1,5 до 2,5 м. Глубина погружения, как правило, составляет от 1,5 м и больше. Технологию возведения свайно-винтового фундамента можно разделить на следующие этапы:

Разметка участка. Чем больше и тяжелее будет дом, тем больше понадобится соответствующих размеров опор. Размечают участок в соответствии с составленным ранее планом, для чего можно использовать деревянные колышки

Важно правильно выбрать шаг размещения свай, а также учесть тот факт, что несущие стены дома должны обязательно опираться на сваи. Вкручивание свай. После того как площадка размечена, приступают к вкручиванию опор

После того как площадка размечена, приступают к вкручиванию опор

Вкручивание свай. После того как площадка размечена, приступают к вкручиванию опор

Для увеличения несущей способности фундамента, сваи закручивают до тех пор, пока не будет чувствоваться явное сопротивление вкручиванию, поэтому длина опор должна быть взята с запасом. Следует отметить, что эта точка сопротивления может быть различной на участке, поэтому глубина завинчивания свай также будет неидентичной. По окончании вкручивания всех свай, приступают к их обрезке в один уровень при помощи болгарки с дисками по металлу. Данный этап строительства фундамента, несмотря на кажущуюся трудоёмкость работ, довольно легко выполняется за 1−2 дня;

Бетонирование. Для увеличения жёсткости и прочности фундамента на болоте внутрь опор заливают бетонный раствор;

Приваривание оголовков. Оголовки представляют собой некие площадки диаметром, в два раза превышающим диаметр опор. При помощи сварочного аппарата данные элементы привариваются. Во избежание образования коррозийных процессов все сварочные швы обрабатываются краской на эпоксидной основе.

На этом возведение свайно-винтового фундамента окончено. Ещё одним преимуществом применения именно этого типа фундамента является отсутствие периода усадки, что позволяет приступить к следующему этапу строительства уже на следующий день. В некоторых случаях вместо оголовков используют швеллер, которым, так сказать, обвязывают все установленные сваи.

Возведение фундамента на болоте хоть и относится к одному из наиболее сложных и трудоёмких строительных этапов, не является невыполнимой задачей. Поэтому при правильном подходе, грамотном проведении всех расчётов и исследований, а также соблюдении технологических требований, проблем даже на такой неустойчивой почве возникнуть не должно.

Наши услуги

Компания Установка Свай» занимается погружением железобетонных свай — забивка свай, лидерным бурением и поставкой свай для сооружения свайного фундамента. Если Вас интересует проведение работ, связанных с проектировкой, гео разведкой, либо возведение свайного фундамента, воспользуйтесь формой внизу сайта.

Несущая способность грунта

Такое свойство грунта как его несущая способность — это первоочередная информация, которую необходимо выяснить на подготовительном этапе строительства фундамента.

Испытания свай

При строительстве часто используют в качестве фундаментов сваи. Но прежде чем вводить такие элементы в работу, должна быть проведена проверка их на прочность.