Расчетное удельное электрическое сопротивление грунта (Ом*м) - параметр, определяющий собой уровень "электропроводности" земли как проводника, то есть как хорошо будет растекаться в такой среде электрический ток от заземлителя.
Это измеряемая величина, зависящая от состава грунта, размеров и плотности
прилегания друг к другу его частиц, влажности и температуры, концентрации в нем растворимых химических веществ (солей, кислотных и щелочных остатков).
Величины расчетного электрического удельного сопротивления грунта (таблица)
| Грунт | Удельное сопротивление, среднее значение (Ом*м ) | ZZ-000-015 , Ом | Сопротивление заземления для комплекта ZZ-000-030 , Ом | Сопротивление заземления для комплекта ZZ-100-102 , Ом |
| Асфальт | 200 - 3 200 | 17 - 277 | 9,4 - 151 | 8,3 - 132 |
| Базальт | 2 000 | |||
| Бентонит (сорт глины) | 2 - 10 | 0,17 - 0,87 | 0,09 - 0,47 | 0,08 - 0,41 |
| Бетон | 40 - 1 000 | 3,5 - 87 | 2 - 47 | 1,5 - 41 |
| Вода | ||||
| Вода морская | 0,2 | 0 | 0 | 0 |
| Вода прудовая | 40 | 3,5 | 2 | 1,7 |
| Вода равнинной реки | 50 | 4 | 2,5 | 2 |
| Вода грунтовая | 20 - 60 | 1,7 - 5 | 1 - 3 | 1 - 2,5 |
| Вечномёрзлый грунт (многолетнемёрзлый грунт) | ||||
| Вечномёрзлый грунт - талый слой (у поверхности летом) | 500 - 1000 | - | - | 20 - 41 |
| Вечномёрзлый грунт (суглинок) | 20 000 | Требуются специальные мероприятия (замена грунта) | ||
| Вечномёрзлый грунт (песок) | 50 000 | Требуются специальные мероприятия (замена грунта) | ||
| Глина | ||||
| Глина влажная | 20 | 1,7 | 1 | 0,8 |
| Глина полутвёрдая | 60 | 5 | 3 | 2,5 |
| Гнейс разложившийся | 275 | 24 | 12 | 11,5 |
| Гравий | ||||
| Гравий глинистый, неоднородный | 300 | 26 | 14 | 12,5 |
| Гравий однородный | 800 | 69 | 38 | 33 |
| Гранит | 1 100 - 22 000 | Требуются специальные мероприятия (замена грунта) | ||
| Гранитный гравий | 14 500 | Требуются специальные мероприятия (замена грунта) | ||
| Граф итовая крошка | 0,1 - 2 | 0 | 0 | 0 |
| Дресва (мелкий щебень/крупный песок) | 5 500 | 477 | 260 | 228 |
| Зола, пепел | 40 | 3,5 | 2 | 1,7 |
| Известняк (поверхность) | 100 - 10 000 | 8,7 - 868 | 4,7 - 472 | 4,1 - 414 |
| Известняк (внутри) | 5 - 4 000 | 0,43 - 347 | 0,24 - 189 | 0,21 - 166 |
| Ил | 30 | 2,6 | 1,5 | 1 |
| Каменный уголь | 150 | 13 | 7 | 6 |
| Кварц | 15 000 | Требуются специальные мероприятия (замена грунта) | ||
| Кокс | 2,5 | 0,2 | 0,1 | 0,1 |
| Лёсс (желтозем) | 250 | 22 | 12 | 10 |
| Мел | 60 | 5 | 3 | 2,5 |
| Мергель | ||||
| Мергель обычный | 150 | 14 | 7 | 6 |
| Мергель глинистый (50 - 75% глинистых частиц) | 50 | 4 | 2 | 2 |
| Песок | ||||
| Песок, сильно увлажненный грунтовыми водами | 10 - 60 | 0,9 - 5 | 0,5 - 3 | 0,4 - 2,5 |
| Песок, умеренно увлажненный | 60 - 130 | 5 - 11 | 3 - 6 | 2,5 - 5,5 |
| Песок влажный | 130 - 400 | 10 - 35 | 6 - 19 | 5 - 17 |
| Песок слегка влажный | 400 - 1 500 | 35 - 130 | 19 - 71 | 17 - 62 |
| Песок сухой | 1 500 - 4 200 | 130 - 364 | 71 - 198 | 62 - 174 |
| Супесь (супесок) | 150 | 13 | 7 | 6 |
| Песчаник | 1 000 | 87 | 47 | 41 |
| Садовая земля | 40 | 3,5 | 2 | 1,7 |
| Солончак | 20 | 1,7 | 1 | 0,8 |
| Суглинок | ||||
| Суглинок, сильно увлажненный грунтовыми водами | 10 - 60 | 0,9 - 5 | 0,5 - 3 | 0,4 - 2,5 |
| Суглинок полутвердый, лесовидный | 100 | 9 | 5 | 4 |
| Суглинок при температуре минус 5 С° | 150 | - | - | 6 |
| Супесь (супесок) | 150 | 13 | 7 | 6 |
| Сланец | 10 - 100 | |||
| Сланец граф итовый | 55 | 5 | 2,5 | 2,3 |
| Супесь (супесок) | 150 | 13 | 7 | 6 |
| Торф | ||||
| Торф при температуре 10° | 25 | 2 | 1 | 1 |
| Торф при температуре 0 С° | 50 | 4 | 2,5 | 2 |
| Чернозём | 60 | 5 | 3 | 2,5 |
| Щебень | ||||
| Щебень мокрый | 3 000 | 260 | 142 | 124 |
| Щебень сухой | 5 000 | 434 | 236 | 207 |
Сопротивление заземления для комплектов ZZ-000-015 и ZZ-000-030 , указанное в таблице, может использоваться
при различных конфигурациях заземлителя - и точечной, и многоэлектродной.
Вместе с таблицей ориентировочных величин расчетного удельного сопротивления грунта предлагаем Вам
воспользоваться географической картой уже смонтированных ранее заземлителей на базе готовых комплектов заземления ZANDZ
с результатами замеров сопротивления заземления.
Типы грунтов республики Казахстан
и их удельные электрические сопротивления (карта)
|
|
Установление несущей способности грунта (табличные значения) находящегося под проектируемым или реконструируемым фундаментом начинают с геологической разведки . Для этого на строительной площадке из скважин или шурфов отбираются и исследуются пробы грунта.
Сначала производится классификация грунта . Гранулометрическим и/или методом отмучивания находится состав грунта и определяется его название.
Затем исследуются физические характеристики грунта . Методом режущего кольца устанавливается плотность грунта, методом высушивания и взвешивания определяется влажность, а скручиванием грунта в жгут и испытание балансирным конусом - консистенция грунта.
Далее делаются дополнительные лабараторные исследования грунта или производится еще несколько вычислений расширяющих количество физических характеристик грунтов.
При невозможности точного установления типа грунта самостоятельно, наличие на участке органических, мерзлых, насыпных грунтов и при любых других сомнениях в классифицировании грунта, для определения несущей способности грунта, нужно привлекать лицензированные геологические организации.
Уровень отвественности здания
Здание или сооружение должно быть отнесено к одному из следующих уровней ответственности: повышенный, нормальный и пониженный (статья 4 пункты 7–10 действующего технического регламента о безопасности зданий и сооружений Федерального закона №384-ФЗ) .
К повышенному уровню отвественности относятся: особо опасные, технически сложные или уникальные объекты.
К пониженному - здания и сооружения временного (сезонного) назначения, а также здания и сооружения вспомогательного использования, связанные с осуществлением строительства или реконструкции либо расположенные на земельных участках, предоставленных для индивидуального жилищного строительства.
Все остальные здания и сооружения относятся к нормальному уровню отвественности.
Формулировка идентификации зданий относящихся к третьему (пониженному) уровню отвественности - расплывчатая. Непонятно, описанны две группы зданий и сооружений: временные и вспомогательные или три группы - временные, вспомогательные и индивидуальные? В Белоруссии жилые индивидуальные дома высотой не более 2 этажей относят к третьей группе отвественности и в России жилые здания высотой до 10 м раньше тоже относили к этой группе. В новом техническом регламенте ясности в этом вопросе нет. Видимо его каждому придется решать самостоятельно. От выбора уровня отвественности зависит объем геологических изысканий и методика расчета фундаментов.
Определение расчетного сопротивления основания R по таблицам
Этот метод применяется для предварительного и окончательного расчета оснований для зданий третьего уровня ответственности находящихся в благоприятных условиях. Либо для предварительного расчета оснований для зданий второго уровня отвественности находящегося в любых, в том числе и неблагоприятных инженерно-геологических условиях.
«Благоприятными» считаются условия, при которых слои грунта в основании залегают горизонтально (уклон слоев не превышает 0,1), а сжимаемость грунта не увеличивается по крайней мере до глубины, равной двойной ширине самого большого отдельного фундамента и четырем ширинам ленточного (считая от уровня его подошвы).
Для фундаментов шириной b o = 1 м и глубиной заложения d o = 2 м значения расчетного сопротивления основания (R o) приведены в таблицах 11–15. С увеличением или уменьшением глубины заложения фундамента изменяется несущая способность грунта основания. В этом случае расчетные сопротивления основания (R) на различных глубинах следует определять по формулам:
R = R o (d + d o) /2d o при d < 2 м;
R = R o + k 2 γ"(d — d o) при d > 2м
где b - ширина фундамента, м; d - глубина заложения подошвы, м; γ’- расчетное значение удельного веса грунта, залегающего выше подошвы фундамента, кН/м³; k 1 - коэффициент, принимаемый для оснований, сложенных крупнообломочными грунтами и песками, k 1 = 0,125; для оснований сложенных пылеватыми песками, супесями, суглинками и глинами, k 1 = 0,05; k 2 - коэффициент, принимаемый для оснований, сложенных крупнообломочными песчаными грунтами - k 2 = 0,25, сложенных супесями и суглинками -k 2 = 0,2; глинами - k 2 = 0,15.
Таблица 11
Таблица 12
Таблица 13
Таблица 14
В числителе приведены значения R o , относящейся к незамоченным просадочным грунтам со степенью влажности S r ≤ 0,5; в знаменателе - значения R o , относящиеся к таким же грунтам с S r ≥ 0,8, а также к замоченным грунтам.Таблица 15
| Характеристики насыпи | R o , кПа (кг/см²) | |||
|---|---|---|---|---|
| Пески крупные, средней крупности и мелкие, шлаки и т.п. при степени влажности S r | Пески пылеватые, супеси, суглинки, глины, золы и т.п. при степени влажности S r | |||
| S r ≤ 0,5 | S r ≥ 0,8 | S r ≤ 0,5 | S r ≥ 0,8 | |
| Насыпи, планомерно возведенные с уплотнением | 250 (2,5) | 200 (2,0) | 180 (1,8) | 150 (1,5) |
| Отвалы грунтов и отходов производств: с уплотнением без уплотнения |
250 (2,5) |
200 (2,0) |
180 (1,8) |
150 (1,5) |
| Отвалы грунтов и отходов производств: с уплотнением без уплотнения |
150 (1,5) |
120 (1,2) |
120 (1,2) |
100 (1,0) |
2. Для неслежавшихся отвалов и свалок грунтов и отходов производств R o принимаются с коэффициентом 0,8.
Расчетное сопротивление грунта основания R o - это такое безопасное давление, при котором сохраняется линейная зависимость осадок фундаментов, а глубина развития зон местного нарушения прочности под его краями не превышает размера 1/4 ширины подошвы фундамента.
Пример определения расчетного сопротивления грунта основания по таблицам
Определить расчетное сопротивление основания фундамента, имеющего размеры подошвы 2,5×2,5 м, глубину заложения 1 м; здание бесподвальное, III класса. Основание на всю разведанную глубину сложено песком средней крупности, средней уплотненности (γ’ = 20 кН/м³). Подземные воды не обнаружены. Для определения расчетного сопротивления основания правомерно использовать табличные значения величин R o . Согласно табл. 2 R o = 400 кПа. По формуле получим: R = R o (d + d o) /2d o = 400 (1 + 2)/2×2 = 356 кПа.
Определение расчетного сопротивления основания R по физическим характеристикам грунта
Этот метод применяется для окончательного расчета оснований для зданий второго уровня ответственности.
Расчетное сопротивление грунта основания определяется по формуле:
R = (m 1 m 2 / k) ,
где m 1 и m 2 - коэффициенты условий работы, принимаемые по табл. 16; k - коэффициент, k = 1, если характеристики свойств грунтов определены опытным путем, k = 1,1, если характеристики приняты по справочным таблицам ; M 1 , M 2 , M 3 - коэффициенты, принимаемые по табл. 17; k z - коэффициент, при b < 10 м - k z =1 при b > 10 м - k z = z/b + 0,2 (здесь z = 8 м); b - ширина подошвы фундамента, м; γ - осреднен ное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента (при наличии подземных вод определяется с учетом взвешивающего действия воды), кН/м³; γ’ - то же для грунтов, залегающих выше подошвы; с - расчетная величина удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента, кПа; d b - глубина подвала, т.е. расстояние от уровня планировки до пола подвала, м. Для сооружений с подвалом шириной менее 20 м и глубиной свыше 2 м принимается d b = 2 м, при ширине подвала больше 20, d b = 0; d 1 - глубина заложения фундамента бесподвальных сооружений от уровня планировки (м) или приведенная глубина заложения фундаментов от уровня пола подвала, определяемая по формуле: d 1 = h s + h cf γ cf / γ’ ,здесь h s - толщина слоя грунта выше подошвы фундамента под подвалом: h cf - толщина пола подвала; γ cf - расчетное значение удельного веса материала пола подвала, кН/м³.
Таблица 16
| Грунты | Коэффициент m 1 | Коэффициент m 2 для сооружений с жесткой конструктивной схемой при соотношении длины сооружения или его отсека к высоте L/H, равном | |
|---|---|---|---|
| 4 и более | 1,5 и менее | ||
| Крупнообломочные с песчаным заполнителем и песчаные, кроме мелких и пылеватых | 1,4 | 1,2 | 1.4 |
| Пески мелкие | 1,3 | 1,1 | 1,3 |
| Пески пылеватые маловлажные и влажные | 1,25 | 1,0 | 1,2 |
| Пески насыщенные водой | 1,1 | 1,0 | 1,2 |
| Пылевато-глинистые, а также крупнообломочные с пылеватоглинистым заполнителем с показателем текучести грунта или заполнителя I L ≤ 0,25 | 1,25 | 1,0 | 1,1 |
| То же при 0,25 < I L ≤ 0,5 | 1,2 | 1,0 | 1,1 |
| То же при I L > 0,5 | 1,1 | 1,0 | 1,0 |
1. К сооружениям с жесткой конструктивной схемой относят сооружения, конструкции которых специально приспособлены к восприятию усилий от деформации оснований (подраздел 5.9 СП 22.13330.2011).
2. Для зданий с гибкой конструктивной схемой значение коэффициента m 2 принимают равным единице.
3. При промежуточных значениях L/H коэффициент m 2 определяют интерполяцией.
4. Для рыхлых песков m 1 и m 2 принимают равными единице.
Таблица 17
| Угол внутреннего трения, φ, град | Коэффициенты | ||
|---|---|---|---|
| M 1 | M 2 | M 3 | |
| 0 | 0 | 1,00 | 3,14 |
| 1 | 0,01 | 1.06 | 3,23 |
| 2 | 0,03 | 1,12 | 3,32 |
| 3 | 0,04 | 1,18 | 3,41 |
| 4 | 0,06 | 1,25 | 3,51 |
| 5 | 0,08 | 1,32 | 3,61 |
| 6 | 0,10 | 1,39 | 3,71 |
| 7 | 0,12 | 1,47 | 3,82 |
| 8 | 0,14 | 1,55 | 3,93 |
| 9 | 0,16 | 1,64 | 4,05 |
| 10 | 0,18 | 1.73 | 4,17 |
| 11 | 0,21 | 1,83 | 4,29 |
| 12 | 0,23 | 1,94 | 4,42 |
| 13 | 0,26 | 2,05 | 4,55 |
| 14 | 0,29 | 2.17 | 4.69 |
| 15 | 0,32 | 2,30 | 4,84 |
| 16 | 0,36 | 2,43 | 4,99 |
| 17 | 0,39 | 2,57 | 5,15 |
| 18 | 0,43 | 2,73 | 5,31 |
| 19 | 0,47 | 2,89 | 5,48 |
| 20 | 0,51 | 3,06 | 5,66 |
| 21 | 0,56 | 3,24 | 5,84 |
| 22 | 0,61 | 3,44 | 6,04 |
| 23 | 0,69 | 3,65 | 6.24 |
| 24 | 0,72 | 3,87 | 6,45 |
| 25 | 0,78 | 4,11 | 6,67 |
| 26 | 0,84 | 4,37 | 6,90 |
| 27 | 0,91 | 4,64 | 7,14 |
| 28 | 0,98 | 4,93 | 7,40 |
| 29 | 1,06 | 5,25 | 7,67 |
| 30 | 1,15 | 5,59 | 7,95 |
| 31 | 1,24 | 5,95 | 8,24 |
| 32 | 1,34 | 6,34 | 8,55 |
| 33 | 1,44 | 6,76 | 8,88 |
| 34 | 1,55 | 7,22 | 9,22 |
| 35 | 1,68 | 7,71 | 9,58 |
| 36 | 1,81 | 8,24 | 9,97 |
| 37 | 1,95 | 8,81 | 10,37 |
| 38 | 2,11 | 9,44 | 10,80 |
| 39 | 2,28 | 10,11 | 11,25 |
| 40 | 2,46 | 10,85 | 11,73 |
| 41 | 2,66 | 11,64 | 12,24 |
| 42 | 2,88 | 12,51 | 12,79 |
| 43 | 3,12 | 13,46 | 13,37 |
| 44 | 3,38 | 14,50 | 13,98 |
| 45 | 3,66 | 15,64 | 14,64 |
Пример определения расчетного сопротивления грунта основания по физическим характеристикам грунта
Определить расчетное сопротивление основания фундамента наружной стены бесподвального двухэтажного здания длиной 10 м Фундамент ленточный, его габариты: ширина Ь = 1,0 м; глубина заложения d 1 =1,8 м, d b = 0.
Характеристики свойств грунтов определены в лаборатории; число определений позволило выполнить статистическую обработку данных. От поверхности до уровня подошвы фундамента залегает насыпной грунт, его Удельный вес γ’ = 17 кН/м³. Под подошвой фундамента на всю разведанную глубину (9 м) суглинок мягкопластичный I L = 0,6). Расчетные значения: удельного веса γ = 20 кН/м³, угла внутреннего трения φ = 15°; удельного сцепления c = 30 кПа.
По табл. 17 для значения φ = 15° находим значения безразмерных коэффициентов: М 1 = 0,32; М 2 = 2,30; М 3 = 4,84.
По табл. 16 коэффициент m 1 = 1,1 (I L > 0,5); коэффициент m 2 = 1,0 (соотношение L/H здания более 4).
Коэффициент к z = 1, поскольку ширина фундамента b < 10 м.
Для приведенных данных получим: R = (m 1 m 2 / k) = (1,1 × 1 / 1) [(0,32 × 1 × 1,0 × 20) + (2,30 × 1,8 × 17) + (4,84 × 30) ] = 244 кПа.
Расчетное сопротивление основания из нескальных грунтов осевому сжатию определяется по формуле
где
-условное сопротивление
грунта, кПа;
,
- коэффициенты,
принимаемые по табл.11;
-
ширина (меньшая сторона или диаметр)
подошвы фундамента, м;
- глубина
заложения фундамента, м;
-
осредненное по слоям расчетное значение
удельного веса грунта,
расположенного выше подошвы фундамента, вычисленное без учета
взвешивающего действия воды;
допускается
принимать 
=19,62
кН/м 3 .
При
определении расчетного сопротивления
глубину заложения фундамента следует
принимать для промежуточных опор мостов
- от поверхности грунта у опоры на уровне
срезки в пределах контура фундамента,
а в русле рек – от дна водотока у опоры
после понижения его уровня на глубину
общего и половину местного размыва
грунта при расчетном расходе. Расчетные
сопротивления, вычисленные по формуле
(24) для глин и суглинков в основаниях
фундаментов мостов, расположенных в
пределах постоянных водотоков, следует
повышать на величину, равную 14,7·
,
кПа,
- глубина воды от наинизшего уровня
межени до дна водотока
Величины
условных сопротивлений грунтов
определяются по СНиП 2.05.03-84 (табл.9,10)
в зависимости от типа, вида и разновидности
для песчаных грунтов и типа, значения
коэффициента пористостие
и показателя текучести
для пылевато-глинистых
грунтов. Для промежуточных значений е
и
величины
определяются интерполяцией. При
значениях числа пластичности
в пределах 5-10 и 15-20 следует принимать
средние значения
,
приведенные соответственно для супесей,
суглинков и глин. Для плотных песков
следует увеличивать на 60%, если их
плотность определена по результатам
лабораторных испытаний грунтов. Для
рыхлых песчаных грунтов и пылевато-глинистых
в текучем состоянии (
>
1)илис
коэффициентом пористости е
> е
max
(где е
max
– максимальное табличное значение
коэффициента пористости для данного
типа грунта) условное сопротивление
не нормируется. Данные грунты относятся
к слабым, которые без специальных
мероприятий не могут быть использованы
в качестве естественного основания.
Таблица 1.3.1. – Извлечение из табл.1 прил.24 СНиП 2.05.03-84
|
Коэффициент пористости е |
Условное
сопротивление
R
0 ,
пылевато-глинистых (непросадочных)
грунтов основания,
кПа в зависимости от показателя
текучести |
|||||||
|
Спеси при
| ||||||||
|
Суглинки при 10 ≤
| ||||||||
|
Глины при
| ||||||||
≤5
≤
15
≥20Таблица 1.3.2. – Извлечение из табл.2 прил.24 СНиП 2.05.03-84
|
Песчаные грунты и их влажность |
Условное сопротивление R 0 песчаных грунтов средней плотности в основаниях, кПа |
|
Гравелистые и крупные независимо от их влажности | |
|
Средней крупности: маловлажные влажные и насыщенные водой | |
|
Мелкие: маловлажные влажные и насыщенные водой | |
|
Пылеватые: маловлажные насыщенные водой | |
Таблица 1.3.3. – Извлечение из табл.4 прил.24 СНиП 2.05.03-84
|
Коэффициенты |
||
|
|
|
|
|
1. Гравий, галька, песок гравелистый, крупный и средней крупности | ||
|
2. Песок мелкий | ||
|
3. Песок пылеватый, супесь | ||
|
4. Суглинок и глина: твердые и полутвердые | ||
|
5. Суглинок и глина: тугопластичные и мягкопластичные | ||
,
м -1
,
м -1Пример
1.3.1.
Определить
расчетное сопротивление осевому сжатию
основания из маловлажного песка средней
крупности под подошвой фундамента
мелкого заложения промежуточной опоры
автодорожного моста, если дано: ширина
фундамента 
глубина его
заложения 
осредненное по слоям расчетное значение
удельного веса грунта, расположенного
выше подошвы фундамента, 
=19,6
кН/м 3 .
Решение
.
Для маловлажного песка средней крупности
по табл. 1.3.2 находим R
0 =294
кПа,а по табл.1.3.3
– значения коэффициентов 
=0,10
м -1 и 
=3,0
м -1 .
Расчетное сопротивление грунтового основания определим по формуле
Пример
1.3.2.
Определить
расчетное сопротивление осевому сжатию
основания из тугопластичного суглинка
под подошвой фундамента из опускного
колодца промежуточной опоры автодорожного
моста, расположенной в постоянном
водотоке, если дано: ширина фундамента
глубина его
заложения 
показатель текучести суглинка
число пластичности
=0,12,коэффициент
пористости 
=0,55,осредненное по
слоям расчетное значение удельного
веса грунта, расположенного выше подошвы
фундамента, 
=19,6
кН/м 3 ,глубина
воды от наинизшего уровня межени
=5
м.
Решение.
Из табл.
1.3.2 интерполяцией находим условное
сопротивление 
тугопластичного суглинка при
и
=0,55.
Из
табл.1.3.3 – значения коэффициентов
=0,02
м -1 и 
=1,5
м -1 .
С учетом пригрузки пласта суглинка водой расчетное сопротивление грунтового основания определим по формуле
Это один из наиболее важных параметров при строительстве фундамента, так как позволяет определить предельно возможные значения массы вышележащей конструкции, которую способна выдержать подстилающая поверхность.
В случае превышения допустимых значений показателя несущей способности грунта, под подошвой фундамента формируются области предельного равновесия. Другими словами, грунт расположенный снизу не выдерживает нагрузки и стремится в сторону наименьшего сопротивления, то есть на поверхность. Последствия выражаются в виде бугров и валов, расположенных рядом с границами фундамента.
Самой главной опасностью в данном случае, является нарушение однородности подстилающего грунта. Нагрузка от конструкции начинается распределяться неравномерно, фундамент теряет свою устойчивость, активизируются процессы деформации и в скором времени начинают появляться трещины.
Расчет несущей способности грунта
Определение несущей способности грунта - это достаточно трудоемкий процесс, который можно выполнить подручными средствами (вручную/онлайн) или же воспользоваться услугами геолого-геодезических агенств.!
Мы предлагаем вам воспользоваться нашим удобным онлайн-калькулятором расчета сопротивления грунта на сжатие/сдвиг. По окончанию вычисления вы получите значение расчетного сопротивления в четырех разных единицах измерения (кПа, kH/m 2 , тс/м 2 , кгс/см 2). Для того чтобы получить результат расчета, вам необходимо заполнить несколько полей:
- Тип расчета. На основании лабораторных испытаний или при неизвестных характеристиках грунта.
- Характеристики грунта. Тип, коэффициент пористости и показатель текучести, а также осредненное расчетное значение удельного веса грунтов.
- Параметры фундамента. Ширина основания и глубина заложения.
Последние две характеристики грунта определяются только для глинистых грунтов.
Калькулятор расчетного сопротивления грунта основания
Для начала нам необходимо выбрать тип расчета. Первый вариант подразумевает, что вы получите отдадите образец грунта в специализированную лабораторию на исследование. Данный способ занимает большое количество времени и средств. Поэтому если у вас не сложный участок и вы уверены, что сможете сделать все своими силами, мы предлагаем воспользоваться вторым вариантом и выполнить расчет на основании табличных данных.
Классификация грунтов
Следующий этап работ связан с определением типа грунта. Согласно СНиП 11-15—74, все виды грунтов делятся на две основные группы:
- скальные;
- нескальные.
| Первые, представлены горными породами, метаморфического или гранитного происхождения. Встречаются в горных областях и в местах выхода основания тектонической платформы на поверхность (щиты). В нашей стране это территория Карелии и Мурманской области. Горные системы Урала, Кавказа, Алтая, Камчатки, плоскогорья Сибири и Дальнего Востока. Сопротивление скальных грунтов настолько высоко, что вы можете не производить никаких предварительных расчетов. |
| Нескальные грунты встречаются повсеместно на равнинах. Они подразделяются на несколько видов, а те в свою очередь на фракции:
|
Как определить тип грунта самостоятельно?
Существует простой дедовский способ определения типа грунта, которым пользовались ваши родители и родители ваших родителей - он заключается в выявлении физико-механических свойств породы.
Для этого необходимо провести отбор проб почвы в крайних точках и в середине участка. Выкопайте ямы на глубину, предполагаемого уровня заложения фундамента и возьмите образецы грунта с каждой контрольной точки.
Подготовьте рабочую поверхность, для того чтобы провести научный эксперимент.
- Намочите почву до состояния, когда из нее можно будет сформировать шар.
- Попробуйте раскатать шар в продолговатое тело (шнур).
- Если у вас не получилось этого сделать, то перед вами песчаная почва .
- Если немного схватывается, но все равно разрушается - это супесь .
- Если шнур удается свернуть в кольцо, но наблюдаются разрывы/трещины - это суглинок .
- Если кольцо замкнулось, а тело осталось невредимым - это глина .
Для наглядности можно посмотреть иллюстрацию ниже:
Если вам не удалось ничего сделать из образца грунта, то для вас расчет несущей способности песчаного грунта закончился. Выберите соответствующий пункт в калькуляторе и нажмите "Рассчитать ".
Несущая способность грунта - Таблица СНиП
Для определения несущей способности глинистых грунтов, нам необходимо получить еще два коэффициента - показатель текучести грунта (I L) и коэффициент пористости (е) . Первый показатель можно достаточно легко определить на глаз, если почва откровенно сырая и вязкая - выбирайте I L = 1, если сухая и грубая - I L = 0. Второй коэффициент можно получить только в таблицах из СНиП. Так как все данные находятся в открытом доступе, для вашего удобства мы скопировали таблицы расчетного сопротивления грунта из СП 22.13330.2011.
Несущая способность глинистых грунтов
Глинистые грунты | Коэффициент пористости е | Значения R 0 , кПа, при показателе текучести грунта |
||
Супеси | ||||
Суглинки | ||||
Глины | ||||
Вставьте значение коэффициент пористости е в калькулятор, введите параметры фундамента и закончите определение расчетного сопротивления грунта.
Несущая способность песчаного грунта
Песчаные грунты | Значения R 0 , кПа, в зависимости от плотности сложения песков |
||
плотные | средней плотности |
||
Крупные | |||
Мелкие | Маловлажные | ||
Влажные и насыщенные водой | |||
Пылеватые | Маловлажные | ||
Насыщенные водой | |||
Данные табличные значения R 0 справедливы для фундаментов с шириной b = 1 м и глубиной заложения d = 2 м.
Для других значений b и d, необходимо использовать формулы. При d <= 2 м используется первое выражение, при d > 2 м - второе.
Расчетное сопротивление грунта (формула) #1: R = R 0 × × (d + d 0) / 2d 0
Расчетное сопротивление грунта (формула) #2: R = R 0 × + k 2 × γ" II × (d - d 0)
Для того чтобы избавить вас, от сложных громоздких вычислений, мы добавили в наш калькулятор расчетного сопротивления грунта четвертый пункт, в котором можно указать предполагаемые размеры фундамента. Используйте наш сервис и экономьте свое время!
Зависимость «нагрузка-осадка» для фундаментов мелкого заложения можно считать линейной только до определенного предела давления на основание (рис. 5.22). В качестве такого предела принимается расчетное сопротивление грунтов основания R . При расчете деформаций основания с использованием указанных в п. 5.5.1 расчетных схем среднее давление под подошвой фундамента (от нагрузок для расчета оснований по деформациям) не должно превышать расчетного сопротивления грунта основания R , кПа, определяемого по формуле
где γ c 1 и γ c 2 — коэффициенты условий работы, принимаемые по табл. 5.11; k k = 1, если прочностные характеристики грунта (с и φ ) определены непосредственными испытаниями, и k = 1,1, если указанные характеристики приняты по таблицам, приведенным в гл. 1; М γ , М q и М c — коэффициенты, принимаемые по табл. 5.12; k z — коэффициент, принимаемый: k z = 1 при b < 10 м, k z = z 0 /b + 0,2 при b ≥ 10 м (здесь b — ширина подошвы фундамента, м; z 0 = 8 м); γ II — расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента (при наличии подземных вод определяется с учетом взвешивающего действия воды), кН/м 3 ; γ´ II — то же, залегающих выше подошвы; с II — расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента, кПа; d 1 — глубина заложения фундаментов бесподвальных сооружений или приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подвала,"определяемая но формуле
d 1 = h s + h cf γ cf / γ´ II
(здесь h s — толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны подвала, м; h cf — толщина конструкции пола подвала, м; γ cf — расчетное значение удельного веса материала пола подвала, кН/м 3); d b — глубина подвала — расстояние от уровня планировки до пола подвала, м (для сооружений с подвалом шириной В ≤ 20 м и глубиной более 2 м принимается d b = 2 м, при ширине подпали В > 20 и принимается d > 0).
Рис. 5.22. Характерная зависимость «нагрузка — осадка» для фундаментов мелкого заложения
Если d 1 > d (где d — глубина заложения фундамента), то d 1 принимается равным d , a d b = 0.
Формула (5.29) применяется при любой форме фундаментов в плане. Если подошва фундамента имеет форму круга или правильного многоугольника площадью А , то принимается b = . Расчетные значения удельных весов грунта и материала пола подвала, входящие в формулу (5.29), допускается принимать равными их нормативным значениям (полагая коэффициенты надежности по грунту и материалу равными единице). Расчетное сопротивление грунта при соответствующем обосновании может быть увеличено, если конструкция фундамента улучшает условия его совместной работы с основанием. Для фундаментных плит с угловыми вырезами расчетное сопротивление грунта основания допускается увеличивать на 15%.
ТАБЛИЦА 5.11. ЗНАЧЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТОВ γ с 1 и γ с 2
| Грунты | γ с 1 | γ с 2 для сооружений с жесткой конструктивной схемой при отношении длины сооружения или его отсека к его высоте L/H | |
| ≥ 4 | < 1,5 | ||
| Крупнообломочные с песчаным заполнителем и песчаные, кроме мелких и пылеватых Пески мелкие Пески пылеватые: маловлажные и влажные насыщенные водой Крупнообломочные с пылевато-глинистым заполнителем и пылевато-глинистые с показателем текучести грунта или заполнителя: I L ≤ 0,25 0,25 < I L ≤ 0,5 I L > 0,5 |
1,4 1,3 1,25 |
1,2 1,1 1,0 |
1,4 1,3 1,1 |
Примечания: 1. Жесткую конструктивную схему имеют сооружения, конструкции которых приспособлены к восприятию усилий от деформаций оснований путем применения специальных мероприятий.
2. Для сооружений с гибкой конструктивной схемой значение коэффициента γ c 2 принимается равным единице.
3. При промежуточных значениях L/H коэффициент γ c 2 определяется интерполяцией.
ТАБЛИЦА 5.12. ЗНАЧЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТОВ M γ , M q , M c
| φ II ,° | M γ | M q | M c | φ II ,° | M γ | M q | M c |
| 0 | 0 | 0 | 3,14 | 23 | 0,69 | 3,65 | 6,24 |
| 1 | 0,01 | 0,06 | 3,23 | 24 | 0,72 | 3,87 | 6,45 |
| 2 | 0,03 | 1,12 | 3,32 | 25 | 0,78 | 4,11 | 6,67 |
| 3 | 0,04 | 1,18 | 3,41 | 26 | 0,84 | 4,37 | 6,90 |
| 4 | 0,06 | 1,25 | 3,51 | 27 | 0,91 | 4,64 | 7,14 |
| 5 | 0,08 | 1,32 | 3,61 | 28 | 0,98 | 4,93 | 7,40 |
| 6 | 0,10 | 1,39 | 3,71 | 29 | 1,06 | 5,25 | 7,67 |
| 7 | 0,12 | 1,47 | 3,82 | 30 | 1,15 | 6,59 | 7,95 |
| 8 | 0,14 | 1,55 | 3,93 | 31 | 1,24 | 5,95 | 8,24 |
| 9 | 0,16 | 1,64 | 4,05 | 32 | 1,34 | 6,34 | 8,55 |
| 10 | 0,18 | 1,73 | 4,17 | 33 | 1,44 | 6,76 | 8,88 |
| 11 | 0,21 | 1,83 | 4,29 | 34 | 1,55 | 7,22 | 9,22 |
| 12 | 0,23 | 1,94 | 4,42 | 35 | 1,68 | 7,71 | 9,58 |
| 13 | 0,26 | 2,05 | 4,55 | 36 | 1,81 | 8,24 | 9,97 |
| 14 | 0,29 | 2,17 | 4,69 | 37 | 1,95 | 8,81 | 10,37 |
| 15 | 0,32 | 2,30 | 4,84 | 38 | 2,11 | 9,44 | 10,80 |
| 16 | 0,36 | 2,43 | 4,99 | 39 | 2,28 | 10,11 | 11,25 |
| 17 | 0,39 | 2,57 | 5,15 | 40 | 2,46 | 10,85 | 11,73 |
| 18 | 0,43 | 2,73 | 5,31 | 41 | 2,66 | 11,64 | 12,24 |
| 19 | 0,47 | 2,89 | 5,48 | 42 | 2,88 | 12,51 | 12,79 |
| 20 | 0,51 | 3,06 | 5,66 | 43 | 3,12 | 13,46 | 13,37 |
| 21 | 0,56 | 3,24 | 5,84 | 44 | 3,38 | 14,50 | 13,98 |
| 22 | 0,61 | 3,44 | 6,04 | 45 | 3,66 | 15,64 | 14,64 |
Когда расчетная глубина заложения фундаментов принимается от уровня планировки подсыпкой, в проекте оснований и фундаментов должно приводиться требование о необходимости выполнения планировочной насыпи до приложения полной нагрузки на основание. Аналогичное требование должно содержаться и в отношении устройства подсыпок под полы в подвале.
Коэффициенты M γ , M q и M c , входящие в формулу (5.29), получены исходя из условия, что зоны пластических деформаций под краями равномерно загруженной полосы (рис. 5.23) равны четверти ее ширины и вычисляются по следующим соотношениям:
M γ = ψ/4; M q = 1 + ψ; M c = ψctgφ II ,
где ψ = π/(ctgφ II + φ II - π/2) ; φ II — расчетное значение угла внутреннего трения, рад.
Рис. 5.23.
При вычислении R значения характеристик φ II , с II и γ II принимаются для слоя грунта, находящегося под подошвой фундамента до глубины z R = 0,5b при b < 10 м и z R = t + 0,1b при b ≥ 10 м (здесь t = 4 м). При наличии нескольких слоев грунта от подошвы фундамента до глубины z R принимаются средневзвешенные значения указанных характеристик. Аналогичным образом поступают и с коэффициентами γ c l и γ c 2 .
Как видно из формулы (5.29), значение R зависит не только от физико-механических характеристик грунтов основания, но и от искомых геометрических размеров фундамента — ширины и глубины его заложения. Поэтому определение размеров фундаментов приходится вести итерационным способом, задавшись предварительно какими-то начальными размерами.
Пример 5.5 . Определить расчетное сопротивление грунта основания для ленточного фундамента шириной b = 1,4 м при следующих исходных данных. Проектируемое здание — 9-этажное крупнопанельное с жесткой конструктивной схемой. Отношение длины его к высоте L/H = 1,5. Глубина заложения фундаментов от уровня планировки по конструктивным соображениям принята d = 1,7 м. Здание имеет подвал шириной В = 12 м и глубиной d b = 1,2 м. Толщина слоя грунта от подошвы фундамента до пола подвала h s = 0,3 м, толщина бетонного пола подвала h сf = 0,2 м, удельный вес бетона γ II = 23 кН/м 3 . Площадка сложена песками мелкими средней плотности маловлажными. Коэффициент пористости е = 0,74, удельный вес грунта ниже подошвы γ II = 18 кН/м 3 , выше подошвы γ´ II = 17 кН/м 3 . Нормативные значения прочностных и деформационных характеристик приняты по справочным таблицам, приведенным в гл. 1: φ n = φ II = 32º, с n = c II = 2 кПа, E = 28 МПа.
Решение. Для вычисления расчетного сопротивления грунта основания по формуле (5.29) принимаем: по табл. 5.11 для песка мелкого маловлажного и здания жесткой конструктивной схемы при L/H = 1,5, γ с 1 = 1,3 и γ с 2 = 1,3; по табл. 5.12 при φ II = 32º M γ = 1,34; M q = 6,34 и М c = 8,55. Поскольку значения прочностных характеристик грунта приняты по справочным таблицам, k = 1,1. При b = 1,4 м < 10 м k z = 1.
Приведенная глубина заложения фундамента от пола подвала по формуле (5.30)
d 1 = 0,3 + 0,2 · 23/17 = 0,57 м.
По формуле (5.29) определяем:
R = = 1,54 · 221 = 340 кПа.
Предварительные размеры фундаментов назначаются по конструктивным соображениям или исходя из значений расчетного сопротивления грунтов основания R 0 , приведенных в табл. 5.13. Значениями R 0 допускается также пользоваться для окончательного назначения размеров фундаментов сооружений III класса, если основание сложено горизонтальными (уклон не более 0,1) выдержанными по толщине слоями грунта, сжимаемость которых не увеличивается с глубиной в пределах двойной ширины наибольшего фундамента ниже глубины его заложения.
Двойную интерполяцию при определении R 0 по табл. 5.13 для пылевато-глинистых грунтов с промежуточными значениями I L и е рекомендуется выполнять по формуле
Руководство по проектированию оснований зданий и сооружений
СНиП 2.02.01-83. Основания зданий и сооружений
где e 1 и e 2 — соседние значения коэффициента пористости в табл. 5.13, между которыми находится значение е для рассматриваемого грунта; R 0 (1, 0) и R 0 (1, 1) — значения R 0 в табл. 5.13 при коэффициенте, пористости e 1 , соответствующие значениям I L = 0 и I L = 1; R 0 (2, 0) и R 0 (2, 1) — то же, при е 2 .
ТАБЛИЦА 5.13. РАСЧЕТНЫЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ R 0 КРУПНООБЛОМОЧНЫХ, ПЕСЧАНЫХ И ПЫЛЕВАТО-ГЛИНИСТЫХ (НЕПРОСАДОЧНЫХ) ГРУНТОВ
| Грунты | R 0 , кПа |
| Крупнообломочные | |
| Галечниковый (щебенистый) с заполнителем: песчаным пылевато-глинистым Гравийный (дресвяный) с заполнителем: песчаным пылевато-глинистым |
600 450/400 500 |
| Значения R 0 при показателе текучести I L ≤ 0,5 даны перед чертой, при 0,5 < I L ≤ 0,75 — за чертой. | |
| Пески | |
| Крупные Средней крупности Мелкие: маловлажные влажные и насыщенные водой Пылеватые: маловлажные влажные насыщенные водой |
600/600 500/400 400/300 300/250 |
| Значения R 0 для плотных песков даны перед чертой, для песков средней плотности — за чертой. | |
| Пылевато-глинистые | |
| Супеси с коэффициентом пористости е
: 0,5 0,7 Суглинки с коэффициентом пористости е : 0,5 0,7 1,0 Глины с коэффициентом пористости e : 0,5 0,6 0,8 1,0 |
300/300 250/200 300/250 600/400 |
| Значения R 0 при I L = 0 даны перед чертой, при I L = 1 — за чертой. При промежуточных значениях е и I L значения R 0 определяются интерполяцией. | |
Значения R 0 в табл. 5.13 относятся к фундаментам, имеющим ширину b 1 = 1 м и глубину заложения d 1 = 2 м. При использовании значений R 0 по табл. 5.13 для окончательного назначения размеров фундаментов расчетное сопротивление грунта основания R определяется по формулам:
при d ≤ 2 м
;
при d > 2 м
,
где b и d — соответственно ширина и глубина заложения проектируемого фундамента, м; γ´ — удельный вес грунта, расположенного выше подошвы фундамента, кН/м 3 ; k 1 — коэффициент принимаемый для крупнообломочных и песчаных грунтов (кроме пылеватых песков) k 1 = 0,125, а для пылеватых песков, супесей, суглинков и глин k 1 = 0,05; k 2 — коэффициент, принимаемый для крупнообломочных и песчаных грунтов k 2 = 2,5, для супесей и суглинков k 2 = 2, а для глин k 2 = l,5.
Пример 5.6 . Определить расчетное сопротивление глины с коэффициентом пористости е = 0,85 и показателем текучести I L = 0,45 применительно к фундаменту шириной b = 2 м, имеющему глубину заложения d = 2,5 м. Удельный вес грунта, расположенного выше подошвы, γ´ = 17 кН/м 3 .
Решение. Пользуясь значениями R 0 (см. табл. 5.13), по формуле (5.32) вычисляем:
Расчетное сопротивление R основания, сложенного крупнообломочными грунтами, вычисляется по формуле (5.29) на основе результатов непосредственных определений прочностных характеристик грунтов. При отсутствии таких испытаний расчетное сопротивление определяется по характеристикам заполнителя, если его содержание превышает 40%. При меньшем содержании заполнителя значение R для крупнообломочных грунтов допускается принимать по табл. 5.13.
При искусственном уплотнении грунтов основания или устройстве грунтовых подушек расчетное сопротивление определяется исходя из задаваемых в проекте расчетных значений физико-механических характеристик уплотненных грунтов. Последние устанавливаются либо на основе исследований, либо с помощью справочных таблиц (см. гл. 1) исходя из необходимой плотности грунтов. При вычислении R влажность пылевато-глинистых грунтов рекомендуется принимать равной 1,2 ω p .
Расчетное сопротивление рыхлых песков определяется по формуле (5.29) при γ c 1 = γ с 2 = 1. Значение R следует уточнять по результатам не менее трех испытаний штампа с размерами и формой, возможно более близкими к проектируемому фундаменту, но площадью не менее 0,5 м 2 . При этом значение R принимается не более давления, при котором ожидаемая осадка фундамента равна предельной (см. далее п. 5.5.5).
При устройстве прерывистых фундаментов расчетное сопротивление основания R определяется как для исходного ленточного фундамента по формуле (5.29) с повышением значения R коэффициентом k d , принимаемым по табл. 5.14.
При необходимости увеличения нагрузок на основание существующих сооружений при их реконструкции (замене оборудования, надстройке и т.п.) расчетное сопротивление основания должно приниматься в соответствии с данными о состоянии и физико-механических свойствах грунтов основания с учетом типа и состояния фундаментов и надфундаментных конструкций сооружения, продолжительности его эксплуатации и ожидаемых дополнительных осадок при увеличении нагрузок на фундаменты. Следует также учитывать состояние и конструктивные особенности примыкающих сооружений, которые, оказавшись в пределах «осадочной воронки», могут получить повреждения.
ТАБЛИЦА 5.14. ЗНАЧЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА k d ДЛЯ ПЕСКОВ (КРОМЕ РЫХЛЫХ) И ПЫЛЕВАТО-ГЛИНИСТЫХ ГРУНТОВ
Примечания: 1. При промежуточных значениях е и I L коэффициент k d принимается по интерполяции.
2. Для плит с угловыми вырезами коэффициент k d учитывает повышение R на 15%.
Если в пределах сжимаемой толщи основания на глубине z от подошвы фундамента расположен слой грунта меньшей прочности, чем прочность лежащих выше слоев (рис. 5.24), необходима проверка соблюдения условия
σ zp + σ zg ≤ R z ,
где σ zp и σ zg — вертикальные нормальные напряжения в грунте на глубине z от подошвы фундамента соответственно дополнительное от нагрузки на фундамент и от собственного веса грунта, кПа (см. п. 5.2); R z — расчетное сопротивление грунта пониженной прочности на глубине z , кПа, вычисленное по формуле (5.29) для условного фундамента шириной b z , м, определяемой по выражению
;
При действии на фундамент внецентренной нагрузки следует ограничивать краевые давления под подошвой, которые вычисляют по формулам внецентренного сжатия. Краевые давления при действии момента в направлении главных осей подошвы фундамента не должны превышать 1,2 R , а давление в угловой точке — 1,5 R . Краевые давления рекомендуется определять с учетом бокового отпора грунта, расположенного выше подошвы фундамента, а также жесткости конструкции, опирающейся на рассматриваемый фундамент.
Действующие нормы допускают увеличение до 20% расчетного сопротивления грунта основания, вычисленного по формулам (5.29), (5.33) и (5.34), если определенные расчетом деформации основания при давлении p = R не превышают 40% предельных значений (см. далее п. 5.5.5). При этом расчетные деформации, соответствующие давлению p 1 = 1,2R , должны быть не более 50% предельных. В этом случае, кроме того, требуется проверка основания по несущей способности (см. далее п. 5.6).
