Расчет фундамента по несущей способности основания
Расчет оснований по несущей способности (для фаз ОА, АБ, начало БВ) выполняют через определение требуемой площади подошвы фундамента по следующей формуле:
S > γn F/γc Ro , где
S - площадь подошвы фундамента (см2);
F - расчетная нагрузка на основание (общий вес дома, в том числе фундамент, полезная нагрузка, снеговой покров...) (кг);
γn = 1,2 - коэффициент надежности;
γc - коэффициент условий работы имеет следующие величины:
1,0 - глина пластичная, сооружение жесткой конструкции (каменные стены);
1,1 - глина пластичная, сооружения нежесткой конструкции (деревянные или каркасные стены) и жесткой конструкции длинные, с соотношением длины к высоте больше 4;
1,2 - глина слабопластичная, пески пылеватые маловлажные, строения нежесткие и жесткие короткие с соотношением длины к высоте меньше 1,5;
1,2 - крупный песок, строения жесткие длинные;
1,3 - пески мелкие, сооружения любой жесткости;
1,4 - крупный песок, сооружения нежесткие и жесткие длинные;
R0 - условное расчетное сопротивление грунта основания для фундаментов с глубиной заложения 1,5...2 м (определяется по таблицам 1...5).
Таблица 1. Расчетные сопротивления R0 крупнообломочных грунтов
Крупнообломочные грунты | R0 (кг/см2) |
Галька или щебень с заполнителем: |
|
песчаным | 6,0 |
пылевато-глинистым | 4,5 |
Гравий с заполнителем: |
|
песчаным | 5,0 |
пылевато-глинистым | 4,0 |
Таблица 2. Расчетные сопротивления R0 песчаных грунтов
Пески | Ro (кг/см2) | |
плотные пески | средней плотности | |
Крупные | 4,5 | 3,5 |
Средней крупности | 3,5 | 2,5 |
Мелкие | 3 | 2 |
Маловлажные влажные | 2,5 | 1,5 |
Пылеватые: | 2,5 | 2 |
маловлажные влажные | 2,0 | 1,5 |
Таблица 3. Расчетные сопротивления R0 непросадочных глинистых грунтов
Пылевато-глинистые грунты | Коэф.пористости ε | R0 (кг/см2) | |
Сухой грунт | Влажный грунт | ||
Супеси | 0,3 | 4 | 3,5 |
| 0,5 | 3 | 2,5 |
| 0,7 | 2,5 | 2 |
Суглинки | 0,3 | 4 | 3,5 |
| 0,5 | 3 | 2,5 |
| 0,7 | 2,5 | 1,8 |
| 1 | 2 | 1 |
Глины | 0,3 | 9 | 6 |
| 0,5 | 6 | 4 |
| 0,6...0,8 | 5...3 | 3. .2 |
| 1,1 | 2,5 | 1 |
Расчетное сопротивление глинистых грунтов и его влажность существенно зависят от пористости грунта ε (отношение объема пор к объему твердых частиц). Для новичка в строительстве этот показатель оценить в реальных условиях достаточно сложно, т.к. извлеченный грунт в свободном состоянии уже не обладает теми показателями, какие он имел на глубине, находясь под давлением.
Автором предложено связать пористость, а следовательно, и несущую способность грунта с глубиной его заложения в зависимости от того, по какую сторону границы промерзания находится подошва фундамента.
Любой грунт при увлажнении проседает и уплотняется. В процессе своего существования пучинистый грунт, расположенный ниже глубины промерзания, уплотняется до состояния "дальше некуда". Ничто не меняет это состояние в течение многих и многих десятков и сотен лет. В то же время грунт, находящийся выше глубины промерзания, постоянно насыщается влагой и при сезонном промораживании увеличивается в объеме. Влага, находящаяся в порах, увеличивает объем этих пор на 10%. Таким образом, грунт, находящийся выше границы промерзания, ежегодно "встряхивается", становясь пористым. Глинистый грунт, находящийся ниже глубины промерзания, обладает минимальной (ε = 0,3) пористостью и максимальной прочностью.
Просадочные глинистые грунты в сухом состоянии имеют повышенную пористость и вместе с тем обладают высокой механической прочностью, обусловленной сильными структурными связями (табл. 4).
Таблица 4. Расчетные сопротивления R0 просадочных глинистых грунтов природного сложения
Просадочные грунты | Плотность грунта в сухом состоянии (кг/л) | R0 (кг/см2) | |
Сухой грунт | Влажный грунт | ||
Супеси | 1,35 | 3,0 | 1,5 |
| 1,55 | 3,5 | 1,8 |
Суглинки | 1,35 | 3,5 | 1,8 |
| 1,55 | 4,0 | 2,0 |
Таблица 5. Расчетные сопротивления R0 насыпных грунтов
Насыпные грунты | Ко (кг/см2) | |
слабой влажности | повышенной влажности | |
Насыпи, возведенные планомерно и с послойным уплотнением | 2,5...1,8 | 2,0...1,5 |
Отвалы грунтов и отходов производства: |
|
|
-с уплотнением | 2,5...1,8 | 2,0...1,5 |
-без уплотнения | 1,8...1,2 | 1,5...1,0 |
Свалка грунтов и отходов производства: |
|
|
-с уплотнением | 1,5...1,2 | 1,2...1,0 |
-без уплотнения | 1,2...1,0 | 1,0...0,8 |
После механического уплотнения просадочных грунтов природного сложения (трамбование) происходит разрушение жесткого каркаса и потеря прочности:
- прочность сухой супеси - 2,0...2,5 кг/см2;
- прочность сухого суглинка - 2,5 ...3,0 кг/см2.
Большему значению расчетного сопротивления насыпных грунтов соответствуют крупные, средние и мелкие пески, шлаки...
Меньшему значению - пески пылеватые, супеси, суглинки, глины и золы.
Пример расчета фундамента по несущей способности грунта
Жилой каменный дом 7x8 м в два этажа имеет одну внутреннюю несущую стену. Вес дома с учетом снегового покрова и полезной нагрузки - около 180 т. Фундамент - заглубленный. Грунт - суглинок увлажненный (несущая способность 3,5 кг/см2)
Площадь подошвы фундамента определяется по формуле:
S > γn F/γc Ro, где
γn=1,2
F= 180000 кг
ус=1,0
R0 = 3,5 кг/см2
S>1,2-180000/1,0 3,5 = 61800 см2 = 6,18 м2
При общей длине фундамента - около 35 м ширина подошвы фундамента должна быть не менее 6,18 / 35 = 0,18 м.