При проектировании фундаментов должна быть обеспечена надежность сооружений.
Очень большое влияние на выбор типа, материала и габаритов фундамента оказывают грунты, которые находятся в месте предполагаемого строительства. На основании характеристик грунтов выбираются наиболее экономичные и надежные проектные решения.
В данной статье рассмотрим основные показатели грунтов, которые используются в формулах непосредственно при расчете оснований фундаментов. Все формулы приняты из СП 22.13330.2016 «Основания зданий и сооружений».
Прошу вас приготовиться, статья содержит много технической информации и будет полезна тем, кто сам решился рассчитать фундамент либо хочет вникнуть в предоставленные проектировщиком расчеты.
Характеристики грунтов разделяются на физические и механические.
Пройдем по каждому виду раздельно.
1. Физические характеристики грунта.
Показывают его состояние в природном залегании, либо при прогнозируемом изменении (например, при замачивании в процессе строительства и эксплуатации сооружения). При расчетах используют следующие характеристики:
- гранулометрический состав – это содержание частиц (зерен) грунта различной крупности. Гранулометрический состав определяется в процентах массы зерен определенной крупности к общей массе грунта. Применяется, как правило, для описания песков (пылеватые, мелкие и т.д.).Наименование грунта используется при:
- Назначении глубины заложения фундамента (табл. 5.3 СП 22.13330.2016); вычислении расчетного сопротивления грунта основания R по формуле п. 5.6.7 СП 22.13330.2016 (используется для выбора коэффициентов по таблицам);
- Расчете оснований по несущей способности по формуле п. 5.7.2 СП 22.13330.2016;
- Расчете вертикальной составляющей силы предельного сопротивления основания, сложенного дисперсными грунтами по формуле п. 5.7.11 СП 22.13330.2016;
- природная плотность грунта - это масса ненарушенного (природного) грунта в единице объема. Принимается, как правило, в г/см3. Данный параметр используется при расчетах косвенно, являясь основой для получения удельного веса грунта;
- удельный вес грунта, как правило используется в размерности кН/м3. Находится в прямой зависимости от природной плотности. Высчитывается путем умножения природной плотности на 9,81 (иногда округляют до 10).
Используется:
- При вычислении расчетного сопротивления грунта основания R по формуле п. 5.6.7 СП 22.13330.2016 (в некоторых случаях, при наличии подземных вод, удельный вес грунта определяется с учетом взвешивающего действия воды);
- При вычислении вертикального напряжения от собственного веса грунта по формуле п. 5.6.33 СП 22.13330.2016;
- При расчете вертикальной составляющей силы предельного сопротивления основания, сложенного дисперсными грунтами по формуле п. 5.7.11 СП 22.13330.2016.
Также есть другие физические характеристики, которые используются в специальных расчетах и при определении показателей по таблицам. Основные характеристики грунта: влажность (W), пористость (е), содержание органического вещества (Ir), показатель текучести глинистых грунтов (IL) и другие.
2. Механические характеристики грунта.
Показывают параметры сопротивления и изменения грунта под внешней нагрузкой.
Различают прочностные характеристики (удельное сцепление грунта и угол внутреннего трения) и деформационные (модуль деформации грунта):
- удельное сцепление грунта (обозначается с) – это способность грунта сопротивляться нарушению связности при смещении, выражается, в кПа. Характеристика получается путем бокового среза образцов грунта при различных вертикальных давлениях. Как правило, сцепление возрастает с увеличением "глинистости" грунта. У супесей низкое - у глин высокое.
- угол внутреннего трения (обозначается ф) – это способность грунта сопротивляться сдвигу при преодолении связности грунта (сцепления). Обозначается в градусах.
Угол внутреннего трения и удельное сцепление определяется в лабораторных условиях путем среза образцов грунта при различных вертикальных давлениях. Допускается данные характеристики в некоторых случаях принимать по таблицам Приложения А СП 22.13330.2016 на основании физических характеристик.
Используется:
- при вычислении расчетного сопротивления грунта основания R по формуле п. 5.6.7 СП 22.13330.2016 (используется для выбора коэффициентов в таблицах);
- при проверке силы предельного сопротивления основания по формулам п. 5.7.4 и п. 5.7.5 СП 22.13330.2016;
- при расчете вертикальной составляющей силы предельного сопротивления основания, сложенного дисперсными грунтами по формуле п. 5.7.11 СП 22.13330.2016.
- Модуль деформации грунта (обозначается Е) – это способность грунта сжиматься под приложением нагрузки, выражается в МПа. Суть модуля деформации в том, что чем он ниже, тем сильнее сожмется грунт при одинаковой внешней нагрузке.
Используется:
- при вычислении осадки основания фундамента по формуле п. 5.6.31 СП 22.13330.2016;
- при определении крена фундамента при действии внецентренной нагрузки по формуле п. 5.6.44 СП 22.13330.2016.
Без наличия приведенных выше характеристик грунта расчет фундамента и его прогнозируемой осадки не выполнить!
В общем случае указанных характеристик грунтов будет достаточно для расчета фундамента под ИЖС при условии, что грунты не являются специфическими (просадочные, засоленные, пучинистые, органические), по которым могут потребоваться дополнительные характеристики. При этом просадочные и засоленные в Подмосковье практически не встречаются, органические легко определить визуально и по запаху (все представляют как выглядят торф и ил). Пучинистые распространены повсеместно и к ним нужно приспосабливаться и исключать влияние морозного пучения на воздействие фундамента.
Канал ведется сотрудниками ООО "Научно-технический центр инженерных изысканий" Дополнительную информацию о нас вы можете узнать на сайте ntcii.ru.
В комментариях вы можете задать интересующие вас вопросы. Краткий ответ предоставим ответным комментарием, если вопрос будет объемным, выделим в отдельную статью.
