Расчет несущей способности фундамента: Несущая способность фундамента

Несущая способность фундамента

В качестве основания для любого строительного сооружения традиционно выступает фундамент. От его качества и набора технических характеристик зависит не только прочность и долговечность строения, но и возможность появления дефектов в виде вертикальных и горизонтальных трещин, различных разрушений и деформаций. Чтобы избежать подобного рода неприятностей, необходимо еще на этапе проектирования правильно рассчитать несущую способность возводимого основания.

Расчет несущей способности фундамента необходимо производить как для новых зданий и сооружений на этапе их проектирования для обеспечения прочности и надежности строений, так и для тех, которые нуждаются в укреплении или ремонте.

Исследование грунта – определение исходных параметров

Перед тем, как начинать возводить тот или иной объект, необходимо сформировать проектную документацию, определив свойства и качества грунта, расположенного на стройплощадке. С этой целью проводится комплекс работ с геодезическими исследованиями почвы, в ходе которых могут производиться испытание грунтов, зондами и сваями, исследования среза покрова и опытно-фильтрационные мероприятия. Изыскания преследуют следующие цели:

• определение деформационных и прочностных показателей слоев грунта;
• оценка гидрологического состояния и режима территории застройки;
• изучение рельефа местности;
• выявление типа грунта и его характеристик;
• определение наличия грунтовых вод и глубины их залегания;
• выявление глубины промерзания почвенного покрова;
• определение степени пучинистости грунта, его подвижности.

Проведение геодезических изысканий в одинаковой мере актуально для определения несущей способности фундаментов на стадии проектирования, а также тех оснований, которые уже построены и по какой-либо причине требуют усиления или же тогда, когда осуществляется строительство нового объекта на имеющееся основание.

В ходе работ определяется уровень допустимой нагрузки, которую способен выдержать грунт, представляя собой площадь для возведения основания. Для исследования  выбираются несколько точек, которые расположены в месте строительства фундамента.

Несущая способность грунтов значительно различается и варьируется от 1,0 до 6,0 кг/см2. При этом наиболее благоприятными для строительства считаются песчаные грунты с м различной степенью зернистости, в то время, как просадочные и насыпные грунты и вовсе не подходят для застройки, не имея возможности обеспечить необходимую прочность.

После строительства здания или сооружения любой фундамент дает осадку, которая вызвана утрамбовкой грунта и его сжатием под весом сооружения. При этом основной задачей при определении свойств грунта является выявление его несущих характеристик с целью исключения просадок, которые могут повлечь разрушения, растрескивания и прочие виды деформации основания и здания в целом.

Осадка здания, как правило, контролируется специалистами и не должна выходить за пределы допускаемых величин.

В зависимости от определенных в ходе геодезических испытаний характеристик грунта, выбирается наиболее оптимальный вариант конструкции основания. Для устойчивых типов грунта это могут быть ленточные основания, для неустойчивых, влагонасыщенных и глубокопромерзающих – плитные, свайные, свайно-винтовые типы фундаментов.

Для проведения комплекса геодезических работ по определению свойств и нагрузочных возможностей грунта привлекаются специальные организации, имеющие в своем штате специалистов в области геодезии, а также поверенные средства измерения. Проектирование фундаментов производится на основании расчетов несущей способности грунта, произведенных в соответствии с требованиями СНиП 2.02.01-83.

Несущая способность основания

По определению, несущей способностью фундамента считается величина максимально допустимой нагрузки, которую сможет выдержать основание без признаков деструкции на конкретном грунте. При этом в расчет принимается масса строительной конструкции, которая зависит от вида используемых строительных материалов, типа кровли, архитектурных особенностей здания и прочих факторов.

В определенной степени на сущую способность основания влияет целый ряд факторов, среди которых:

• разновидности и характер оказываемых нагрузок в горизонтальной и наклонной плоскости с учетом массы самой подошвы;
• габариты основания, его характеристики и материал, использованный при строительстве;
• равномерность распределения нагрузки и центра тяжести здания;
• форма основания;
• структура грунта и его свойства;
• степень однородности грунта;
• величина заглубления фундамента, его массивность;
• правильно расположение фактически построенного основания в горизонтальной плоскости;
• присутствие заглубленных мягких, осадочных пород.

Глубина заложения основания определяется исходя из данных о грунте, а именно информации о степени промерзания почвы, а также от особенностей здания. При наличии подвального или цокольного этажа фундамент будет иметь наибольшую массивность и глубину заложения. В зависимости от региона и погодных условий в зимний период ленточное основание может закладываться на глубину до 3-х метров, чтобы обеспечить максимальную устойчивость и необходимую несущую способность.

При расчете необходимой массивности фундамента необходимо учитывать вид применяемых для строительства стен материалов, вес самого основания, кровли, а также наличие снеговых нагрузок. При этом нагрузки делятся на статические, которые оказывают постоянное воздействие и динамические, меняющиеся в амплитуде. К последним относят людей, которые находятся или проживают в здании. Для устойчивости сооружения фундамент рассчитывается с запасом. 

Наиболее тяжелыми являются строения, стены, которых выполнены из кирпича и железобетона. Помимо массы стен необходимо учесть вес перекрытий и кровли, который принимается в соответствии с табличными значениями из учета среднего значения на квадратный метр. Наибольшую нагрузку оказывают также железобетонные перекрытия, шиферная кровля. В регионах с сильными ветрами, а также для зданий и строений, размещенных на открытой местности, необходимо учитывать при проектировании ветровые динамические виды повторно-кратковременных нагрузок.

Чтобы несущая способность основания с течением времени не снижалась, необходимо предусмотреть гидроизоляцию конструкции. Для этого чаще всего задействуют специальные водоотталкивающие материалы и мастики, которые наносятся на поверхность фундаментных элементов.

Если несущая способность уже готового фундамента не соответствует требуемым значениям, основание подлежит укреплению. Для этого, как правило, используются винтовые, а также свайно-винтовые конструкции, для которых расчет производится по каждой свае в отдельности. При этом имеющееся основание на момент работ подлежит частичному вскрытию. Несущая способность винтовых свай зависит от их размера и вида грунта.

Расчет несущей способности

Фундамент представляет собой разновидность строительной конструкции, которая по своему назначению предназначена для распределения нагрузки от здания на подготовленные слои грунта. В связи с этим при расчете несущей способности основания одним из ключевых параметров является несущая способность имеющегося на участке застройки грунта. Таким образом, определение несущей способности фундамента сводится к расчету минимально возможной величины площади опирания основания на грунт, при которых набор его пространственных параметров останется неизменным и не выйдет за пределы допустимых величин в ходе эксплуатации сооружения. В упрощенном варианте расчет производится по формуле:

В = М/L*G, где:

L – длина ленточного основания (при выборе в пользу данного вида фундамента),

G – несущая способность грунта, определенная в ходе геодезических исследования;

М – масса здания или сооружения с учетом всех видов статических и динамических нагрузок, примененных материалов, проживающих или находящихся людей с учетом коэффициента запаса прочности;

Параметры фундамента и несущая способность

Как выяснилось, габариты основания тесно связаны с таким параметром, как несущая способность фундамента. В связи с этим в ряде проектов могут находить применение комбинированные решения, предусматривающие несколько различных видов оснований. При этом производить расчет несущей способности для каждой отдельной подошвы необходимо индивидуально. По правилам проектирования с россом значения ширины основания возрастет и объем почвы, способной вызвать разрушение конструкции. Поэтому при наличии равномерного грунта основания с меньшим значением ширины являются более устойчивыми. Помимо этого параметр несущей способности зависит от формы основания и примененных в ходе его строительства материалов. Главной задачей проектанта при выборе основания и расчете здания является необходимость равномерного распределения массы сооружения.

Одним из критериев прочности и устойчивости, который оказывает непосредственное влияние на несущую способность любого основания, является глубина заложения фундамента. Глубже размещенные конструкции имеют меньшую склонность к деструкции, чем мелкозаглубленные основания. Это обусловлено свойствами грунтов на различных глубинах, которые обусловлены глубиной их промерзания и степень пучинистости. При строительстве на песчаных грунтах и почвах, в которых присутствует песок в тех или иных объемах, увеличение глубины заложения основания приводит к снижению возможной осадки в процессе эксплуатации и повышению несущей способности. 

В случае если глубина основания выбрана не верно, происходит деформация грунта. Как правило, это выражается в первоначальном укрупнении грунта, расположенного под подошвой с последующим его выходом  виде клиньев по разные стороны основания. В данном случае даже незначительные смещения почвенного покрова могут привести к образованию трещин в основании и разрушению здания. Помимо этого в грунте могут наблюдаться сдвиги и провалы. Разрушить подобным образом фундамент глубокого заложения попросту невозможно. Любые перемещения грунта на глубине могут приводить лишь к локальным его уплотнениям, которые не способны привести к деформационным процессам.

Таким образом, расчет несущей способности фундамента должен учитывать все возможные факторы формы, размера, массы, свойств грунта, чтобы обеспечить надежность основания в течение всего периода эксплуатации здания. Отталкиваясь от полученных данных о свойствах грунта, производится выбор материалов для строительства стен, перекрытий, а также кровли из учета возможностей несущих свойств основания и равномерного распределения массы.

Определение несущей способности фундамента

7 ноября, 202125 июля, 2019 от admin

Расчет несущей способности фундамента

При составлении расчетной схемы фундамента использовалась представленная копия существующего поэтажного плана здания.

Нагрузка на колонну от покрытия и перекрытия:

• На крайние колонны: 1240х6х3.55=26412 кг
• На средние колонны: 1240х6х5. 93=44119 кг
• Нагрузка от колонны: 87х9.5=827 кг
• Нагрузка от стеновых сендвич-панелей: 25.5х6х9=1377 кг
• Нагрузка от существующего фундамента: 1.5х2500х0.4=1500 кг
• Нагрузка от транспорта: 1750/1.75=1000 кг/м
• Нагрузка от конструкции пола и временная длительная нагрузка: (120+400)х1х1=520 кг

Общая нагрузка на фундамент:

• На крайние колонны: N=26412+827+1377+1500+1000+520=31636 кг
• На средние колонны: N=44119+827+1500+520= 46966 кг

Среднее давление под подошвой фундамента с учетом коэффициента надежности по ответственности здания gn=1.0 (ст. 16, п. 7 ФЗ от 30.12.2009 N 384-ФЗ):

• На крайние колонны: r=N/b=31636/(0.4х1)=79090 кг/м2=79.09 т/м2
• На средние колонны: r=N/b=46966/(0.4х1)=117415 кг/м2=117.415 т/м2
• Предварительное расчетное сопротивление Ro=150 кПа (табл. В.9 СП 22.13330.2011)

На крайние колонны:

Тип фундамента Столбчатый на естественном основании

1. Исходные данные:

• Тип расчета: Проверить заданный
• Способ расчета: Расчет основания по деформациям
• Способ определения характеристик грунта: Фиксированное R
• Конструктивная схема здания: Жёсткая при 1.5<(L/H)<2.5
• Наличие подвала: Нет
• Исходные данные для расчета — 150 кПа
• От подошвы до кровли расчетного слоя грунта (hg) 1.5 м
• Высота фундамента (H) 1.5 м b= 1 м, a= 0.4 м
• Глубина заложения фундамента от уровня планировки (без подвала) (d) — 1.5 м
• Усредненный коэффициент надежности по нагрузке — 1.15

2. Выводы:

• По расчету по деформациям коэффициент использования K= 0.72
• Расчетное сопротивление грунта основания 150 кПа
• Максимальное напряжение в расчетном слое грунта в основном сочетании 107.61 кПа
• На средние колонны:
• Тип фундамента Столбчатый на естественном основании

1. Исходные данные:

• Тип расчета: Проверить заданный
• Способ расчета: Расчет основания по деформациям
• Способ определения характеристик грунта: Фиксированное R
• Конструктивная схема здания: Жёсткая при 1.5<(L/H)<2.5
• Наличие подвала: Нет
• Исходные данные для расчета — 150 кПа
• От подошвы до кровли расчетного слоя грунта (hg) 1.5 м
• Высота фундамента (H) 1.5 м b= 1 м, a= 0.4 м
• Глубина заложения фундамента от уровня планировки (без подвала) (d) — 1.5 м
• Усредненный коэффициент надежности по нагрузке — 1.15

2. Выводы:

• По расчету по деформациям коэффициент использования K= 0.88
• Расчетное сопротивление грунта основания 150 кПа
• Максимальное напряжение в расчетном слое грунта в основном сочетании 132.58 кПа

Вывод: несущая способность существующих фундаментов от предварительных проектируемых нагрузок обеспечена. Однако обращаем на Ваше внимание, что для окончательного определения несущей способности фундамента необходимо выполнить геодезические изыскания и разработать проектную документацию. В связи с конструктивной особенностью проектирования баз наружных колонн возникнет необходимость местного увеличения ширины фундамента или устройства нового фундамента в местах опирания стальных колонн в рамках существующих фундаментов.

Как рассчитать несущую способность грунтов

Несущая способность грунта определяется уравнением 12 это допустимая несущая способность (в кН/м ² или фунт/фут ² ), ​ Q _u ​ предельная несущая способность (в кН/м ² или фунт/фут ² ) FS – коэффициент безопасности. Предельная несущая способность ​ Q _u — теоретический предел несущей способности.

Подобно тому, как наклоняется Пизанская башня из-за деформации почвы, инженеры используют эти расчеты при определении веса зданий и домов. По мере того, как инженеры и исследователи закладывают фундамент, они должны убедиться, что их проекты идеально подходят для почвы, которая его поддерживает. Несущая способность является одним из методов измерения этой прочности. Исследователи могут рассчитать несущую способность почвы, определив предел контактного давления между почвой и размещенным на ней материалом.

Эти расчеты и измерения выполняются на проектах, связанных с фундаментами мостов, подпорными стенами, плотинами и трубопроводами, проложенными под землей. Они опираются на физику грунта, изучая характер различий, вызванных поровым давлением воды материала, лежащего в основе фундамента, и межзерновым эффективным напряжением между самими частицами грунта. Они также зависят от гидромеханики пространств между частицами почвы. Это объясняет растрескивание, просачивание и прочность на сдвиг самого грунта.

В следующих разделах более подробно рассматриваются эти расчеты и их использование.

Формула несущей способности грунта

Мелкозернистые фундаменты включают ленточные, квадратные и круговые фундаменты. Глубина обычно составляет 3 метра и позволяет получить более дешевые, осуществимые и легко переносимые результаты.

​ Terzaghi Теория предельной несущей способности ​ утверждает, что вы можете рассчитать предельную несущую способность для неглубоких сплошных фундаментов ​ Q _u ​ _с

Q_u=cN_c+gDN_q+0.5gBN_g

где ​ c ​ – сцепление грунта (кН/м ² или фунт/фут ² ),​ г ​ – эффективный удельный вес грунта (в кН/м ³ или фунт/фут ³ ), ​ D ​ – глубина фундамента (в м или футах) и B – ширина фундамента (в м или футах).

Для неглубоких квадратных фундаментов формула ​ Q _u ​ _{{2\pi (0,75-\phi ‘/360)\tan{\phi ‘}}}{2\cos{(2(45+\phi ‘/2))}}}

​ N _c ​ равно 5,14 для ​ ф’=0 ​ и

N_C=\frac{N_q-1}{\tan{\phi ‘}}

для всех остальных значений ф’, ​ Ng ​ равно:

N_g=\tan{\phi ‘}\frac{K_{pg}/\cos{2\phi ‘}-1}{2}

​ K _pg ​определение того, какое значение K _pg объясняет наблюдаемые тенденции. Некоторые используют N _g = 2(N _q +1)tanф’/(1+.4sin4 ф’) ​ в качестве приближения без необходимости расчета ​ K стр. ​

Могут быть ситуации, в которых грунт имеет признаки местного ​ разрушения при сдвиге ​. Это означает, что прочность грунта не может быть достаточной для фундамента, потому что сопротивление между частицами в материале недостаточно велико. В этих ситуациях предельная несущая способность квадратного фундамента составляет Q _u = .867c N _c + g D N _q + 0,4 g B N _g , ​ i​ сплошного фундамента i​ s ​ Qu = 2/3c Nc + г D Nq + 0,5 г B Ng и круглого основания ​ Q ​ _u ​ = .867c N ​ _c ​ + g D N ​ _q ​ + 0,3 г B N _г .

Методы определения несущей способности грунта

Глубокие фундаменты включают столбовые фундаменты и кессоны. Уравнение для расчета предельной несущей способности этого типа грунта: Q _u = Q _p + Q _f ​где ​ Q _u ​ — предельная несущая способность (в кН/м ² или фунт/фут ² ), ​ Q _p ​ – теоретическая несущая способность конца фундамента (в кН/м ² или фунт/фут ² ) и ​ Q _f ​ _{– теоретическая несущая способность из-за к трению вала между валом и почвой. Это дает вам другую формулу несущей способности почвы}

Вы можете рассчитать теоретическую грузоподъемность торцевого подшипника (наконечника) фундамента Q _{p as который ​ Q р ​ – теоретическая несущая способность концевого подшипника (в кН/м ² или фунт/фут ² ) и ​ A p ​ – эффективная площадь наконечника (в м ² или футах ² ).}

Теоретическая единица осевой несущей способности пылеватых несвязных грунтов ​ q _p ​ это ​ qDN _q ​ и, для связных грунтов, ​ 9c, ​ (оба в кН/м ² или фунт/фут 900 13 2 ). ​ D _c ​ — критическая глубина свай в рыхлом иле или песке (в метрах или футах). Это должен быть номер 10B для рыхлых илов и песков, 15B для илов и песков средней плотности и 20B для очень плотных илов и песков.

На трение обшивки (вала) свайного фундамента теоретическая несущая способность ​ Q _f ​ is ​ A _f q _f ​ _{для однородного слоя почвы и ​ pSq f L ​ для более один слой почвы. В этих уравнениях ​ A f ​– эффективная площадь поверхности ствола сваи, ​ q f ​ – ​ kstan(d) ​, теоретическая единица сопротивления трения для несвязных грунтов. (в кН/м ² или фунт/фут), где ​ k ​ — боковое давление грунта, ​ s — эффективное давление вскрыши, а d — угол внешнего трения (в градусах).​ S ​ представляет собой сумму различных слоев почвы (например, ​ a 1 ​ + ​ a 2 ​ + . … + ​ a n ).}

Для илов эта теоретическая вместимость равна адгезия. Он равен c, сцепление грунта с грубым бетоном, ржавой сталью и гофрированным металлом. Для гладкого бетона значение составляет от ,8c до c , а для чистой стали от ,5c до ,9c .​ p ​ — периметр поперечного сечения сваи (в м или футах).​ L ​ – эффективная длина сваи (в м или футах).

Для связных грунтов ​ q ​ _f ​ = as ​ _u , где а – коэффициент сцепления, измеряемый как ​ 1-.1(S _uc ) ² ​ для ​ S _uc ​ менее 48 кН/м ² где ​ S _uc = 2c – прочность на неограниченное сжатие. (в кН/м ² или фунт/фут ² ). Для S _uc большего этого значения a = [0,9 + 0,3(S _uc — 1)]/S _uc ​.

Что такое фактор безопасности?

Коэффициент безопасности варьируется от 1 до 5 для различных применений. Этот фактор может учитывать величину ущерба, относительное изменение шансов провала проекта, сами данные о грунте, конструкцию допусков и точность расчетных методов анализа.

Для случаев разрушения при сдвиге коэффициент безопасности варьируется от 1,2 до 2,5. Для плотин и насыпей коэффициент запаса колеблется от 1,2 до 1,6. Для подпорных стен — от 1,5 до 2,0, для шпунтовых — от 1,2 до 1,6, для раскосных котлованов — от 1,2 до 1,5, для фундаментов — от 2 до 3, для матовых — от 1,7 до 2,5. В противоположность этому, в случаях нарушения просачивания, когда материалы просачиваются через небольшие отверстия в трубах или других материалах, коэффициент запаса колеблется от 1,5 до 2,5 для подъема и от 3 до 5 для трубопровода.

Инженеры также используют эмпирические правила для коэффициента безопасности: 1,5 для подпорных стен, перевернутых с гранулированной обратной засыпкой, 2,0 для связной обратной засыпки, 1,5 для стен с активным давлением грунта и 2,0 для стен с пассивным давлением грунта. Эти факторы безопасности помогают инженерам избежать сбоев при сдвиге и просачивании, а также того, что грунт может двигаться в результате воздействия на него подшипников.

Практические расчеты несущей способности

Вооружившись результатами испытаний, инженеры рассчитывают, какую нагрузку может безопасно выдержать грунт. Начиная с веса, необходимого для сдвига грунта, они добавляют коэффициент безопасности, чтобы конструкция никогда не прикладывала достаточный вес для деформации грунта. Они могут регулировать площадь основания и глубину фундамента, чтобы оставаться в пределах этого значения. В качестве альтернативы они могут уплотнять грунт для повышения его прочности, например, используя каток для уплотнения рыхлого наполнителя дорожного полотна.

Методы определения несущей способности грунта включают максимальное давление, которое фундамент может оказать на грунт, так что приемлемый коэффициент запаса прочности при сдвиге ниже фундамента и соблюдаются допустимая общая и дифференциальная осадки.

Предельная несущая способность – это минимальное давление, которое может привести к разрушению опорного грунта при сдвиге непосредственно под фундаментом и рядом с ним. Они учитывают прочность на сдвиг, плотность, водопроницаемость, внутреннее трение и другие факторы при возведении конструкций на грунте.

При выполнении многих из этих измерений и расчетов инженеры используют свои лучшие суждения в отношении этих методов определения несущей способности грунта. Эффективная длина требует от инженера выбора, где начинать и где заканчивать измерения. В качестве одного из методов инженер может использовать глубину сваи и вычесть любые нарушенные поверхностные грунты или смеси грунтов. Инженер также может измерить его как длину сегмента сваи в одном слое грунта, который состоит из многих слоев.

Что вызывает стресс в почве?

Инженеры должны учитывать почвы как смеси отдельных частиц, которые перемещаются относительно друг друга. Эти единицы грунта можно изучать, чтобы понять физику этих движений при определении веса, силы и других величин в отношении зданий и проектов, которые инженеры строят на их основе.

Разрушение при сдвиге может быть вызвано нагрузками на почву, которые заставляют частицы сопротивляться друг другу и рассеиваться таким образом, что это вредно для здания. По этой причине инженеры должны быть осторожны при выборе конструкций и грунтов с соответствующей прочностью на сдвиг.

Круг Мора позволяет визуализировать напряжения сдвига на плоскостях, имеющих отношение к строительным проектам. Круг напряжений Мора используется при геологических исследованиях грунтов. Он заключается в использовании образцов грунтов цилиндрической формы, при которых на слои грунтов действуют радиальные и осевые напряжения, рассчитанные с помощью плоскостей. Затем исследователи используют эти расчеты для определения несущей способности грунтов в фундаментах.

Классификация почв по составу

Исследователи в области физики и техники могут классифицировать почвы, пески и гравий по их размеру и химическому составу. Инженеры измеряют удельную площадь поверхности этих компонентов как отношение площади поверхности частиц к массе частиц в качестве одного из методов их классификации.

Кварц является наиболее распространенным компонентом ила и песка, а слюда и полевой шпат являются другими распространенными компонентами. Глинистые минералы, такие как монтмориллонит, иллит и каолинит, образуют листы или структуры, которые имеют пластинчатую форму с большой площадью поверхности. Эти минералы имеют удельную поверхность от 10 до 1000 квадратных метров на грамм твердого вещества.

Эта большая площадь поверхности обеспечивает химическое, электромагнитное и ван-дер-ваальсово взаимодействие. Эти минералы могут быть очень чувствительны к количеству жидкости, которая может проходить через их поры. Инженеры и геофизики могут определить типы глин, присутствующих в различных проектах, чтобы рассчитать влияние этих сил и учесть их в своих уравнениях.

Почвы с высокоактивными глинами могут быть очень неустойчивыми, поскольку они очень чувствительны к жидкости. Они набухают в присутствии воды и сжимаются в ее отсутствии. Эти силы могут вызвать трещины в физическом фундаменте зданий. С другой стороны, с материалами, представляющими собой глины с низкой активностью, которые образуются при более стабильной активности, гораздо легче работать.

Таблица несущей способности почвы

Geotechdata.info содержит список значений несущей способности почвы, которые можно использовать в качестве диаграммы несущей способности почвы.

Несущая способность грунта. Типы и расчеты

В данном руководстве разъясняется концепция несущей способности грунта (также известная как «несущая способность грунта»), ее значение в инженерно-геотехнических работах, виды несущей способности грунта и процесс расчета в различных условиях.

Воспользуйтесь ссылками ниже, чтобы перейти к интересующим вас разделам:

• Какова несущая способность грунта?
• Почему важно опорное давление на грунт?
• Типы несущей способности грунтов
• Как определить несущую способность грунта

Какова несущая способность грунта?

В двух словах, несущая способность — это способность почвы выдерживать нагрузки, действующие на верхний слой земли. Это зависит в первую очередь от типа почвы, ее прочность на сдвиг и его плотность. Это также зависит от глубины заделки груза – чем глубже он заложен, тем больше несущая способность.

При недостаточной несущей способности грунт можно улучшить 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.

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

Почему важна опорная нагрузка на грунт?

Давление на грунт (несущая способность грунта) имеет важное значение, поскольку всякий раз, когда на землю воздействует груз, например, от фундамента здания, подъемного крана или

0447 подпорная стена , грунт должен иметь способность поддерживать ее без чрезмерной осадки или провала.

Это означает, что на этапе проектирования любого строительного проекта важно рассчитать несущую способность подстилающего грунта. Неспособность понять и учесть опорное давление грунта до начала проекта может иметь катастрофические последствия, такие как обрушение фундамента здания на более позднем этапе.

Типы несущей способности грунтов

Наиболее часто используемыми типами несущей способности грунта являются «предельная несущая способность» и «допустимая несущая способность». Давайте сначала посмотрим на определения этих терминов.

Какова предельная несущая способность грунта?

Предельная несущая способность грунта – это максимальное вертикальное давление, которое может быть приложено к поверхности грунта, при котором в опорном грунте развивается механизм разрушения при сдвиге.

По сути, испытание на предельную несущую способность грунта определяет максимальную нагрузку, которую может выдержать грунт, прежде чем он разрушится или полностью прогнется. Эта цифра не используется сама по себе в процессе проектирования фундамента, так как также важно учитывать, как грунт будет оседать под давлением, что может повлиять на его способность поддерживать конструкцию.

Какова допустимая несущая способность грунта?

Допустимая несущая способность грунта — это величина нагрузки, которую грунт может выдержать без разрушения при сдвиге или превышения допустимой величины осадки. Именно эта цифра используется при проектировании фундаментов.

Допустимая несущая способность всегда ниже, чем предельное давление смятия, поскольку она учитывает осадку грунта, а не только нагрузку, необходимую для разрушения при сдвиге.

Типы несущей способности и формулы

Типы несущей способности грунта:

• Предельная несущая способность (qᵤ): максимальное вертикальное давление, которое может быть приложено к поверхности земли, при котором развивается механизм разрушения при сдвиге в опорном грунте.

• Предельная несущая способность (q ₙ ᵤ): это предельная несущая способность минус вес грунта (𝝲) умножить на глубину фундамента ( D ) . Формула q ₙᵤ = qᵤ — 𝝲 D f .

• Безопасная несущая способность нетто (qₙₛ): допустимая несущая способность (qₙₛ) предельная несущая способность нетто (q ₙ ᵤ) 9000 4 разделить на коэффициент безопасности (обычно это будет 3). Формула qₙₛ = q ₙ ᵤ / F . При необходимости коэффициент может быть увеличен для дальнейшего ограничения расчетов.

• Полная безопасная несущая способность (qₛ): деление предельной несущей способности на коэффициент безопасности дает общую безопасную несущую способность (qₛ = qᵤ / F) .

• Чистое безопасное давление осадки (qₙₚ): максимальная нагрузка, которую может выдержать грунт, прежде чем он превысит допустимую величину осадки грунта.‎

• Чистая допустимая несущая способность (qₙ‎ₐ): это значение, используемое при проектировании фундаментов, и его часто называют просто «допустимой несущей способностью». Чистая допустимая несущая способность (qₙ‎ₐ) равна либо чистой безопасной несущей способности (qₙₛ) , либо чистому безопасному осадочному давлению (qₙₚ) , в зависимости от того, что меньше.

Как рассчитать несущую способность грунта

Теперь, когда вы понимаете разницу между предельной и допустимой несущей способностью, давайте перейдем к тому, как мы можем определить несущую способность (несущее давление) грунта для использования в процессе проектирования. Тип грунта, с которым вы работаете, является основным фактором его несущей способности, поэтому в следующих разделах процесс отдельно описывается для глинистых и зернистых грунтов.

Как рассчитать несущую способность глинистых грунтов

Метод расчета сильно зависит от типа грунта. В насыщенных глинах и других мелкозернистых грунтах несжимаемая поровая вода сначала поддерживает приложенные нагрузки, повышая поровое давление 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. Долговременная несущая способность глин обычно больше, поэтому это редко бывает критическим, но ее можно рассчитать тем же методом, что и для песков.

Как рассчитать несущую способность сыпучих грунтов

Несущая способность песка и гравия обычно не имеет решающего значения при проектировании, поскольку они относительно прочны, а эффективные напряжения в грунте увеличиваются 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 дизайн. Расчет несущей способности в сыпучих 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. Дилатансия в песке при сдвиге также усложняет ситуацию.

Типовые значения несущей способности грунта

Вот несколько типичных значений, которые вы можете увидеть для безопасной несущей способности различных грунтов:

Тип грунта	Безопасная несущая способность Значение (кПа)
Мягкая глина	< 75
Твердая глина	75-100
Сыпучий гравий	< 200
Плотный гравий	200-600

Это лишь некоторые из множества грунтов и их безопасная несущая способность. Определение несущей способности может быть сложным процессом, однако с программным обеспечением для проектирования TensarSoil расчеты несущей способности могут быть невероятно простыми для всех ваших инженерно-геологических проектов.

Методы расчета несущей способности

Методы расчета для обоих типов грунта основаны на упрощенном геометрическом случае бесконечно длинной полосовой нагрузки с вертикальной нагрузкой и горизонтальной поверхностью земли. Затем можно ввести различные коэффициенты для приблизительного учета нагрузок другой формы (например, прямоугольной, квадратной, круглой), наклонных нагрузок и наклонных поверхностей.

Эти методы также предполагают наличие однородных, однородных грунтовых условий, но рабочая платформа является хорошим примером проблемы двухслойной несущей способности, т. е. нагрузки крана или сваебойной установки воздействуют на поверхность плотного зернистого слоя, покрывающего более слабое грунтовое основание, состоящее из глины. или песок, например. Обычные методы расчета здесь неприменимы, но Тенсар разработал полностью проверенный метод 9.0447 Метод расчета T-значения , чтобы учесть эту конкретную ситуацию и научно строго представить преимущества механической стабилизации с использованием георешеток Tensar.

Дальнейшие действия

В этом руководстве объясняется, что такое несущая способность грунта, почему она важна для инженерно-геологических и строительных работ, различные типы несущей способности – различение предельного и допустимого опорного давления – и, наконец, как определить несущую способность.

Как вы, возможно, поняли из предыдущего раздела, процесс расчета несущей способности почвы может быстро усложниться. Чтобы помочь вам с расчетами при проектировании армированных грунтовых стен, откосов и опор мостов, мы разработали наше программное обеспечение для проектирования TensarSoil (посетите эту страницу, чтобы запросить TensarSoil).

У вас есть животрепещущий вопрос о геотехническом проектировании?

Почему бы не отправить нам электронное письмо по адресу info@tensar.