Умовний розрахунковий опір ґрунту таблиця. Визначення несучої здатності ґрунту. Залежно від умов

Можливість застосування рішень теорії пружності при розрахунку вертикальних деформацій обґрунтовано Н.М. Герсевановим. Однак такий підхід справедливий в межах таких навантажень, при яких спостерігається лінійна залежність між напругою та деформаціями.

Запроектовані відповідно до залежності (8.29) фундаментиу багатьох випадках виходять неекономічними через недовикористання несучої здатності ґрунтів, особливо піщаних, а також глинистих (твердої, напівтвердої та тугопластичної консистенції) навіть у лінійній стадії деформування. У зв'язку з цим СНиП 2.02.01-83* «Підстави будівель та споруд» рекомендує обмежувати середній тиск під підошвою фундаменту розрахунковим опором ґрунту основи Rщо дозволяє розраховувати опади фундаментів за лінійною залежністю між напругами та деформаціями. Таким чином, при розрахунку підстав з деформацій необхідно, щоб задовольнялася умова

P ≤ R, (8.37)

де Р- Середній тиск по підошві фундаменту; R - розрахунковий опірґрунту основи.

де γ с1і γ с2- коефіцієнти умов роботи відповідно до ґрунтової основи та споруди у взаємодії з основою, що приймаються по табл. 8.3; k- Коефіцієнт надійності, що приймається при визначенні міцності грунту безпосередніми випробуваннями, k= 1,0; при використанні табличних розрахункових значень ґрунтів k = 1,1; k z- Коефіцієнт, що приймається рівним при ширині підошви фундаменту b≤10 м, k z= 1,0; при b≥10м - k z= Z 0/b + 0,2 (тут Z 0= 8 м); M γ; M q , М с- Коефіцієнти, що залежать від кута внутрішнього тертя несучого шару грунту; b- Ширина підошви фундаменту, м;

Таблиця 8.3.Значення коефіцієнтів умов роботи γ с1і γ с2

Грунти	γ с1	γ с2для споруд із жорсткою конструктивною схемою при відношенні довжини споруди (відсіку) до його висоті L/H, що дорівнює
		4 і більше	1,5 і менше
Крупноуламкові з піщаним заповнювачем і піщані, крім дрібних та пилуватих Піски дрібні Піски пилуваті: - маловологі та вологі - насичені водою Глинисті, а також великоуламкові з глинистим заповнювачем з показником плинності ґрунту або заповнювача: J L≤ 0,25 0,25≤ J L <0,5 J L > 0,5	1,25 1,2 1,1	1,2 1,1 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0	1,4 1,1 1,1 1,0
Примітки. 1. Конструкції споруд із твердою конструктивною схемою пристосовані до сприйняття зусиль від деформацій основ. 2. Для будівель з гнучкою конструктивною схемою γ с2приймається рівним 1. 3. При проміжних значеннях L/H коефіцієнт γ с2визначається за інтерполяцією.

Таблиця 8.4.значення коефіцієнтів M γ , M q , М с

φ	M γ	М q<.SUB>	М з	φ	M γ	М q	М з
	0,00	1,00	3,14	23	0,69	3,65	6,24
1	0,01	1,06	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	0,80	1,39	3,71	29	1,06	5,25	7,67
7	0,12	1,47	3,82	30	1,15	5,59	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	4,94	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

γ IIі γ" II- середня розрахункова питома вага грунтів, що залягають відповідно нижче підошви фундаменту та в межах глибини закладення фундаменту, кН/м3 (за наявності підземних вод визначається з урахуванням дії води, що зважує); d 1- глибина закладення фундаменту від підлоги підвалу; за відсутності підлоги підвалу - від планованої поверхні, м; d b- глибина підвалу, рахуючи від планувальної позначки, але не більше 2 м (при ширині підвалу > 20 м приймається db = 0); з II- Розрахункове значення питомого зчеплення несучого шару ґрунту, кПа (індекс II означає, що розрахунок ведеться по другій групі граничних станів).

Формула (8.38) виходить з рішенні Н.П. Пузиревського, що дозволяє визначити тиск на основу, при якій у масиві під краями фундаментуутворюються зони граничної рівноваги. Проте формула (8.38) відрізняється за структурою від рішення Н.П. Пузиревського додатковими коефіцієнтами ( γ с1і γ с2),які підвищують надійність розрахунків і дозволяють врахувати відповідно вплив міцнісних та деформаційних властивостей грунтів на формування зон граничної рівноваги під підошвою фундаменту та жорсткості споруди, що зводиться.

Введений у формулу (8.38) додатковий член, рівний ( M q- 1), дозволяє врахувати дію побутового привантаження ґрунту. При розробці котловану певною мірою зберігається напружений стан ґрунту, зумовлений дією побутового тиску ґрунту. При цьому збільшується граничний тиск, при якому зони місцевого порушення під краєм фундаменту досягають величини, що дорівнює 0,25 ширини фундаменту. Однак залишковий напружений стан залежить від глибини котловану, що розкривається, і його ширини. Тоді зі збільшенням глибини котловану, тобто. зі зростанням побутового навантаження, у розглянутому шарі буде більший залишковий тиск.

Згідно з формулою (8.38) розрахункове опір ґрунтуоснови визначається для несучого шару, де залягає підошва фундаменту. Іноді на глибині Zпід несучим шаром залягає менш міцний грунт ( Рис. 8.8), у якому можуть розвиватися пластичні деформації. У цьому випадку рекомендується перевіряти напруги, що передаються на покрівлю слабкого ґрунту за умовою

(8.39)

де σ zp- додаткова вертикальна напруга; σ zg- напруга від власної ваги ґрунту; R z- розрахунковий опір ґрунту на глибині покрівлі слабкого ґрунту z.

Рис. 8.8.Схема умовного фундаменту

Величина R zвизначається за формулою (8.38), при цьому коефіцієнти умов роботи γ с1і γ с2та надійності k, а також М γ , M q , М сзнаходять стосовно шару слабкого грунту.

Значення b zі d zвизначають для умовного фундаменту АВСД, що спирається на слабкий ґрунт.

У цьому випадку приймають, що σ zpдіє по підошві умовного фундаменту АВСД (див. рис. 8.8), тоді площа його підошви

де N- навантаження, що передається на обріз фундаменту.

Знаючи площу підошви умовного фундаменту, можна визначити його ширину за формулою

(8.41)

де а = (l-b)/2 (lі b- Розміри проектованого фундаменту).

Визначивши за формулою (8.38) величину R z ,перевіряють умову (8.39). При його задоволенні зони зрушень не відіграють істотної ролі у величині опади, що розвивається. В іншому випадку необхідно прийняти великі розміри підошви фундаменту, за яких умова (8.39) задовольняється.

Умовні розрахункові опори ґрунтів основи R про

Для призначення попередніх розмірів фундаментів будівельі спорудвикористовуються умовні розрахункові опори грунтів основи Rо, які наведені в табл. 8.5 – 8.8.

Приклади

Приклад 8.2. Визначити умовний розрахунковий опір дрібного піску, якщо відомо: природна вологість ω = 0,07; природна щільність ρ = 1,87 т/м3, густина твердих частинок ρ S = 2,67 т/м3.

Встановлення несучої здатностіґрунту (табличні значення), що знаходиться під проектованим або реконструйованим фундаментом, починають з геологічної розвідки. Для цього на будівельному майданчикуіз свердловин або шурфів відбираються та досліджуються проби ґрунту.

Спочатку проводиться класифікація ґрунту. Гранулометричним та/або методом відмучування знаходиться склад ґрунту та визначається його назва.

Потім досліджуються фізичні характеристики ґрунту. Методом ріжучого кільця встановлюється щільність ґрунту, методом висушування та зважування визначається вологість, а скручуванням ґрунту в джгут та випробування балансирним конусом - консистенція ґрунту.

Далі робляться додаткові лабараторні дослідження ґрунту або проводиться ще кілька обчислень, що розширюють кількість фізичних характеристик ґрунтів.

При неможливості точного встановлення типу ґрунту самостійно, наявність на ділянці органічних, мерзлих, насипних ґрунтів та за будь-яких інших сумнівів у класифікуванні ґрунту, для визначення несучої здатності ґрунту, потрібно залучати ліцензовані геологічні організації.

Рівень відповідальності будівлі

Будівля або споруда має бути віднесена до одного з наступних рівнів відповідальності: підвищений, нормальний та знижений (стаття 4 пункти 7–10 чинного технічного регламенту про безпеку будівель та споруд) Федерального закону№384-ФЗ).

До підвищеному рівню відповідальності ставляться: особливо небезпечні, технічно складні чи унікальні об'єкти.

До зниженому - будівлі та споруди тимчасового (сезонного) призначення, а також будівлі та споруди допоміжного використання, пов'язані із здійсненням будівництва або реконструкції або розташовані на земельних ділянкахдля індивідуального житлового будівництва.

Всі інші будівлі та споруди відносяться до нормальному рівню відповідальності.

Формулювання ідентифікації будівель, що належать до третього (зниженого) рівня відповідальності - розпливчасте. Незрозуміло, описані дві групи будівель та споруд: тимчасові та допоміжні чи три групи – тимчасові, допоміжні та індивідуальні? У Білорусії житлові індивідуальні будинкизаввишки трохи більше 2 поверхів відносять до третьої групи відповідальності й у Росії житлові будівлі заввишки до 10 м раніше теж відносили до цієї групи. У новому технічному регламентіясності у цьому питанні немає. Мабуть, його кожному доведеться вирішувати самостійно. Від вибору рівня відповідальності залежить обсяг геологічних вишукуваньта методика розрахунку фундаментів.

Визначення розрахункового опору основи R за таблицями

Цей метод застосовується для попереднього та остаточного розрахунку підстав для будівель третього рівня відповідальності, що перебувають у сприятливих умовах. Або попереднього розрахунку підстав для будинків другого рівня відповідальності що у будь-яких, зокрема і несприятливих інженерно-геологічних умовах.

«Сприятливими» вважаються умови, за яких шари ґрунту в основі залягають горизонтально (ухил шарів не перевищує 0,1), а стисливість ґрунту не збільшується принаймні до глибини, що дорівнює подвійній ширині найбільшого окремого фундаменту та чотирьом ширинам стрічкового (вважаючи від рівня його підошви).

Для фундаментів шириною b o = 1 м та глибиною закладення d o = 2 м значення розрахункового опору основи (R o) наведено у таблицях 11–15. Зі збільшенням або зменшенням глибини закладення фундаменту змінюється несуча здатність ґрунту основи. У цьому випадку розрахункові опори підстави (R) на різних глибинслід визначати за формулами:

R = R o (d + d o) / 2 d o при d< 2 м;

R = R o + k 2 γ"(d - d o) при d > 2м

де b – ширина фундаменту, м; d – глибина закладення підошви, м; γ'- розрахункове значення питомої ваги ґрунту, що залягає вище підошви фундаменту, кН/м³; k 1 - коефіцієнт, що приймається для основ, складених великообломочними ґрунтами та пісками, k 1 = 0,125; для підстав складених пилуватими пісками, супесями, суглинками та глинами, k 1 = 0,05; k 2 - коефіцієнт, прийнятий для основ, складених великоуламковими піщаними ґрунтами - k 2 = 0,25, складених супісками і суглинками -k 2 = 0,2; глинами – k 2 = 0,15.

Таблиця 11

Таблиця 12

Таблиця 13

Таблиця 14

У чисельнику наведено значення R o , що відноситься до незамочених просадних грунтів зі ступенем вологості S r ≤ 0,5; у знаменнику - значення R o , що відносяться до таких же ґрунтів з S r ≥ 0,8, а також до замочених ґрунтів.

Таблиця 15

Розрахункові опори R o насипних ґрунтів

Характеристики насипу	R o , кПа (кг/см²)
	Піски великі, середньої крупності та дрібні, шлаки тощо. при ступені вологості S r		Піски пилуваті, супіски, суглинки, глини, золи тощо. при ступені вологості S r
	S r ≤ 0,5	S r ≥ 0,8	S r ≤ 0,5	S r ≥ 0,8
Насипи, планомірно зведені з ущільненням	250 (2,5)	200 (2,0)	180 (1,8)	150 (1,5)
Відвали ґрунтів та відходів виробництв: з ущільненням без ущільнення	250 (2,5) 180 (1,8)	200 (2,0) 150 (1,5)	180 (1,8) 120 (1,2)	150 (1,5) 100 (1,0)
Відвали ґрунтів та відходів виробництв: з ущільненням без ущільнення	150 (1,5) 120 (1,20)	120 (1,2) 100 (1,0)	120 (1,2) 100 (1,0)	100 (1,0) 80 (0,8)

1. R o відносяться до насипних ґрунтів із вмістом органічних речовин I om ≤ 0,1.
2. Для відвалів і сміттєзвалищ ґрунтів і відходів виробництв R o приймаються з коефіцієнтом 0,8.

Розрахунковий опір ґрунту основи R o - це такий безпечний тиск, при якому зберігається лінійна залежність осад фундаментів, а глибина розвитку зон місцевого порушення міцності під краями не перевищує розміру 1/4 ширини підошви фундаменту.

Приклад визначення розрахункового опору ґрунту основи за таблицями

Визначити розрахунковий опір основи фундаменту, що має розміри підошви 2,5×2,5 м, глибину закладення 1 м; будівля безпідвальна, ІІІ класу. Основа на всю розвідану глибину складена піском середньої крупності, середньої ущільненості (? = 20 кН/м?). Підземні води не виявлено. Для визначення розрахункового опору підстави правомірно використовувати табличні значення величин R o . Відповідно до табл. 2 R o = 400 кПа. За формулою отримаємо: R = R o (d + d o) / 2 d o = 400 (1 + 2) / 2×2 = 356 кПа.

Визначення розрахункового опору основи R за фізичними характеристиками ґрунту

Цей метод застосовується для остаточного розрахунку підстав будівель другого рівня відповідальності.

Розрахунковий опір ґрунту основи визначається за формулою:

R = (m 1 m 2 /k) ,

де m 1 і m 2 - коефіцієнти умов роботи, які приймаються за табл. 16; k - коефіцієнт, k = 1, якщо характеристики властивостей ґрунтів визначені дослідним шляхом, k = 1,1, якщо характеристики прийняті за довідковими таблицями; M 1 , M 2 , M 3 - коефіцієнти, що приймаються за табл. 17; k z - коефіцієнт, при b< 10 м - k z =1 при b >10 м – k z = z/b + 0,2 (тут z = 8 м); b – ширина підошви фундаменту, м; γ - середнє значення питомої ваги ґрунтів, що залягають нижче підошви фундаменту (за наявності підземних вод визначається з урахуванням зважуючої дії води), кН/м³; γ' - те ж для ґрунтів, що залягають вище підошви; з - розрахункова величина питомого зчеплення ґрунту, що залягає безпосередньо під підошвою фундаменту, кПа; d b – глибина підвалу, тобто. відстань від рівня планування до підлоги підвалу, м. Для споруд із підвалом шириною менше 20 м та глибиною понад 2 м приймається d b = 2 м, при ширині підвалу більше 20, d b = 0; d 1 - глибина закладення фундаменту безпідвальних споруд від рівня планування (м) або наведена глибина закладення фундаментів від рівня підлоги підвалу, що визначається за формулою: d 1 = h s + h cf γ cf / γ' ,тут h s - товщина шару грунту вище підошви фундаменту під підвалом: h cf – товщина підлоги підвалу; cf - розрахункове значення питомої ваги матеріалу підлоги підвалу, кН/м³.

Таблиця 16

Значення коефіцієнтів m 1 та m 2

Грунти	Коефіцієнт m 1	Коефіцієнт m 2 для споруд із жорсткою конструктивною схемою при співвідношенні довжини споруди або її відсіку до висоти L/H, що дорівнює
		4 і більше	1,5 і менше
Крупноуламкові з піщаним заповнювачем і піщані, крім дрібних та пилуватих	1,4	1,2	1.4
Піски дрібні	1,3	1,1	1,3
Піски пилуваті маловологі та вологі	1,25	1,0	1,2
Піски насичені водою	1,1	1,0	1,2
Пилувато-глинисті, а також великоуламкові з пилевоглинистим заповнювачем з показником плинності ґрунту або заповнювача I L ≤ 0,25	1,25	1,0	1,1
Те саме при 0,25< I L ≤ 0,5	1,2	1,0	1,1
Те саме при I L > 0,5	1,1	1,0	1,0

Примітки:

1. До споруд із жорсткою конструктивною схемою відносять споруди, конструкції яких спеціально пристосовані до сприйняття зусиль від деформації основ (підрозділ 5.9 СП 22.13330.2011).

2. Для будівель з гнучкою конструктивною схемою значення коефіцієнта m 2 приймають рівним одиниці.

3. При проміжних значеннях L/H коефіцієнт m2 визначають інтерполяцією.

4. Для пухких пісків m1 і m2 приймають рівними одиниці.

Таблиця 17

Значення коефіцієнтів М

Кут внутрішнього тертя, φ, град	Коефіцієнти
	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

Приклад визначення розрахункового опору ґрунту основи за фізичними характеристиками ґрунту

Визначити розрахунковий опір основи фундаменту зовнішньої стіни двоповерхової безпідвальної будівлі довжиною 10 м Фундамент стрічковий, його габарити: ширина Ь = 1,0 м; глибина закладення d 1 = 1,8 м, d b = 0.

Характеристики властивостей ґрунтів визначені у лабораторії; число визначень дозволило виконати статистичну обробку даних. Від поверхні до рівня підошви фундаменту залягає насипний ґрунт, його питома вага γ' = 17 кН/м³. Під підошвою фундаменту на всю розвідану глибину (9 м) м'якопластичний суглинок I L = 0,6). Розрахункові значення: частки γ = 20 кН/м³, кута внутрішнього тертя φ = 15°; питомого зчеплення c = 30 кПа.

За табл. 17 значення φ = 15° знаходимо значення безрозмірних коефіцієнтів: М 1 = 0,32; М2 = 2,30; М3 = 4,84.

За табл. 16 коефіцієнт m 1 = 1,1 (I L > 0,5); коефіцієнт m 2 = 1,0 (співвідношення L/H будівлі понад 4).

Коефіцієнт z = 1, оскільки ширина фундаменту b< 10 м.

Для наведених даних отримаємо: 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.

Розрахунковий опір основи з нескельних ґрунтів осьовому стиску визначається за формулою

де -Умовний опір грунту, кПа;

,
- Коефіцієнти, що приймаються за табл.11;

- ширина (менша сторона чи діаметр) підошви фундаменту, м;

- Глибина закладення фундаменту, м;

- середнє за шарами розрахункове значення питомої ваги ґрунту,

розташованого вище підошви фундаменту, обчислене без урахування

зважуючої дії води;

допускається приймати =19,62 кН/м 3 .

При визначенні розрахункового опору глибину закладення фундаменту слід приймати для проміжних опор мостів - від поверхні ґрунту біля опори на рівні зрізання в межах контуру фундаменту, а в руслі річок – від дна водотоку біля опори після зниження його рівня на глибину загального і половину місцевого розмиву ґрунту при розрахунковій витраті. Розрахункові опори, обчислені за формулою (24) для глин і суглинків в основі фундаментів мостів, розташованих у межах постійних водотоків, слід підвищувати на величину, рівну 14,7·
, кПа,
- глибина води від найнижчого рівнямежені до дна водотоку

Величини умовних опорів ґрунтів визначаються за СНиП 2.05.03-84 (табл.9,10) залежно від типу, виду та різновиду для піщаних ґрунтів та типу, значення коефіцієнта пористості ета показника плинності для пилувато-глинистих ґрунтів. Для проміжних значень еі величини визначаються інтерполяцією. При значеннях числа пластичності в межах 5-10 та 15-20 слід набувати середніх значень , наведені відповідно для супісків, суглинків та глин. Для щільних пісків слід збільшувати на 60%, якщо їхня щільність визначена за результатами лабораторних випробувань ґрунтів. Для пухких піщаних ґрунтів і пилувато-глинистих у текучому стані ( > 1) або з коефіцієнтом пористості е > е max (де е max – максимальне табличне значення коефіцієнта пористості для даного типу ґрунту) умовний опір не нормується. Дані ґрунти відносяться до слабких, які без спеціальних заходів не можуть бути використані як природна основа.

Таблиця 1.3.1. - Вилучення з табл.1 дод.24 СНиП 2.05.03-84

	Коефіцієнт пористості е	Умовний опір R 0 , пилувато-глинистих (непросадних) ґрунтів основи, кПа в залежності від показника плинності
Поспішай за ≤5
Суглинки при 10 ≤ ≤ 15
Глини при ≥20

Таблиця 1.3.2. - Вилучення з табл.2 дод.24 СНиП 2.05.03-84

Піщані ґрунти та їх вологість	Умовний опір R 0 піщаних грунтів середньої щільності в основах, кПа
Гравілисті та великі незалежно від їх вологості
Середньої крупності: маловологі вологі та насичені водою
Дрібні: маловологі вологі та насичені водою
Пилуваті: маловологі насичені водою

Таблиця 1.3.3. - Вилучення з табл.4 дод.24 СНиП 2.05.03-84

	Коефіцієнти
	, м -1	, м -1
1. Гравій, галька, пісок гравілистий, великий та середньої крупності
2. Пісок дрібний
3. Пісок пилуватий, супісь
4. Суглинок та глина: тверді та напівтверді
5. Суглинок та глина: тугопластичні та м'якопластичні

приклад 1.3.1.Визначити розрахунковий опір осьовому стиску основи з маловологого піску середньої крупності під підошвою фундаменту дрібного закладання проміжної опори автодорожнього мосту, якщо дано: ширина фундаменту
глибина його закладання
середнє по шарах розрахункове значення питомої ваги грунту, розташованого вище підошви фундаменту, =19,6 кН/м 3 .

Рішення. Для маловологого піску середньої по табл. 1.3.2 знаходимо R 0 = 294 кПа, а за табл.1.3.3 – значення коефіцієнтів =0,10 м -1 та
=3,0 м -1.

Розрахунковий опір ґрунтової основи визначимо за формулою

приклад 1.3.2.Визначити розрахунковий опір осьовому стиску основи з тугопластичного суглинку під підошвою фундаменту з опускного колодязя проміжної опори автодорожнього мосту, розташованої у постійному водотоці, якщо: ширина фундаменту
глибина його закладання
показник плинності суглинку
число пластичності =0,12,коефіцієнт пористості =0,55,осредненное за шарами розрахункове значення частки грунту, розташованого вище підошви фундаменту, =19,6 кН/м 3 ,глибина води від нижчого рівня межені = 5 м.

Рішення.З табл. 1.3.2 інтерполяцією знаходимо умовний опір тугопластичного суглинку при
і =0,55.

З табл.1.3.3 – значення коефіцієнтів =0,02 м -1 та
= 1,5 м -1.

З урахуванням привантаження пласта суглинку водою розрахунковий опір ґрунтової основи визначимо за формулою

Залежність «навантаження-осаду» для фундаментів дрібного закладення можна вважати лінійною лише до певної межі тиску на основу (рис. 5.22). Як така межа приймається розрахунковий опір ґрунтів основи R. При розрахунку деформацій підстави з використанням зазначених у п. 5.5.1 розрахункових схем середній тиск під підошвою фундаменту (від навантажень для розрахунку підстав за деформаціями) не повинен перевищувати розрахунковий опір грунту підстави R, кПа, що визначається за формулою

де γ c 1 і γ c 2 - коефіцієнти умов роботи, що приймаються за табл. 5.11; k k= 1, якщо характеристики міцності грунту ( зі φ) визначені безпосередніми випробуваннями, та k= 1,1, якщо зазначені характеристики прийняті за таблицями, наведеними у гл. 1; М γ , М qі М з- Коефіцієнти, що приймаються за табл. 5.12; k z- Коефіцієнт, що приймається: k z= 1 при b < 10 м, k z = z 0 /b + 0,2 при b≥ 10 м (тут b- Ширина підошви фундаменту, м; z 0 = 8 м); γ II - розрахункове значення питомої ваги грунтів, що залягають нижче підошви фундаменту (за наявності підземних вод визначається з урахуванням дії води, що зважує), кН/м 3 ; γ' II - те ж, що залягають вище підошви; з II - розрахункове значення питомого зчеплення ґрунту, що залягає безпосередньо під підошвою фундаменту, кПа; d 1 - глибина закладення фундаментів безпідвальних споруд або наведена глибина закладення зовнішніх і внутрішніх фундаментів від підлоги підвалу, що визначається формулою

d 1 = h s + h cf γ cf /γ´ II

(тут h s- Товщина шару грунту вище підошви фундаменту з боку підвалу, м; h cf- Товщина конструкції підлоги підвалу, м; γ cf- Розрахункове значення питомої ваги матеріалу підлоги підвалу, кН/м 3); d b- Глибина підвалу - Відстань від рівня планування до підлоги підвалу, м (для споруд з підвалом шириною У≤ 20 м та глибиною понад 2 м приймається d b= 2 м, при ширині підпали У> 20 і приймається d > 0).

Рис. 5.22. Характерна залежність «навантаження - осаду» для фундаментів дрібного закладення

Якщо d 1 > d(де d- глибина закладення фундаменту), то d 1 приймається рівним d, a d b = 0.

Формула (5.29) застосовується за будь-якої форми фундаментів у плані. Якщо підошва фундаменту має форму кола чи правильного багатокутника площею А, то приймається b=. Розрахункові значення питомої ваги ґрунту та матеріалу підлоги підвалу, що входять у формулу (5.29), допускається приймати рівними їх нормативним значенням (вважаючи коефіцієнти надійності за ґрунтом та матеріалом рівними одиниці). Розрахунковий опір ґрунту при відповідному обґрунтуванні може бути збільшено, якщо конструкція фундаменту покращує умови його спільної роботи з основою. Для фундаментних плитз кутовими вирізами розрахунковий опір ґрунту основи допускається збільшувати на 15%.

ТАБЛИЦЯ 5.11. ЗНАЧЕННЯ КОЕФІЦІЄНТІВ γ з 1 і γ з 2

Грунти	γ з 1	γ з 2 для споруд з жорсткою конструктивною схемою щодо довжини споруди або її відсіку до її висоті L/H
		≥ 4	< 1,5
Крупноуламкові з піщаним заповнювачем і піщані, крім дрібних та пилуватих Піски дрібні Піски пилуваті: маловологі та вологі насичені водою Крупноуламкові з пилувато-глинистим заповнювачем і пилувато-глинисті з показником плинності ґрунту або заповнювача: I L ≤ 0,25 0,25 < I L ≤ 0,5 I L > 0,5	1,4 1,3 1,25 1,2 1,1	1,2 1,1 1,0 1,0 1,0	1,4 1,3 1,1 1,1 1,0

1. Жорстку конструктивну схему мають споруди, конструкції яких пристосовані до сприйняття зусиль від деформацій основ шляхом застосування спеціальних заходів.

2. Для споруд із гнучкою конструктивною схемою значення коефіцієнта γ c 2 приймається рівним одиниці.

3. При проміжних значеннях L/Hкоефіцієнт γ c 2 визначається інтерполяцією.

ТАБЛИЦЯ 5.12. ЗНАЧЕННЯ КОЕФІЦІЄНТІВ 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

Коли розрахункова глибина закладення фундаментів приймається від рівня планування підсипкою, у проекті основ та фундаментів повинна наводитися вимога про необхідність виконання планувального насипу до застосування повного навантаження на основу. Аналогічна вимога повинна міститись і щодо пристрою підсипок під підлоги у підвалі.

Коефіцієнти M γ , M qі M c, що входять до формули (5.29), отримані виходячи з умови, що зони пластичних деформацій під краями рівномірно завантаженої смуги (рис. 5.23) дорівнюють чверті її ширини і обчислюються за такими співвідношеннями:

M γ= ψ/4; M q= 1 + ψ; M c= ψctgφ II ,

де ψ = π/(ctgφ II + φ II - π/2); φ II - розрахункове значення кута внутрішнього тертя, рад.

Рис. 5.23.

При обчисленні Rзначення характеристик φ II , з II і γ II приймаються для шару ґрунту, що знаходиться під підошвою фундаменту до глибини z R = 0,5bпри b < 10 м и z R = t + 0,1b при b≥ 10 м (тут t= 4 м). За наявності кількох шарів ґрунту від підошви фундаменту до глибини z Rприймаються середньозважені значення зазначених показників. Аналогічно надходять і з коефіцієнтами γ c l і γ c 2 .

Як видно з формули (5.29), значення Rзалежить не тільки від фізико-механічних характеристик ґрунтів основи, але й від геометричних розмірів фундаменту, що шукаються, — ширини і глибини його закладання. Тому визначення розмірів фундаментів доводиться вести ітераційним способом, задавшись попередньо якимись початковими розмірами.

Приклад 5.5. Визначити розрахунковий опір грунту підстави для стрічкового фундаментушириною b= 1,4 м за наступних вихідних даних. Будівля, що проектується, — 9-поверхова великопанельна з жорсткою конструктивною схемою. Відношення довжини його до висоти L/H= 1,5. Глибина закладення фундаментів від рівня планування з конструктивних міркувань прийнята d= 1,7 м. Будівля має підвал завширшки У= 12 м та глибиною d b= 1,2 м. Товщина шару ґрунту від підошви фундаменту до підлоги підвалу h s= 0,3 м, товщина бетонної підлоги підвалу h сf= 0,2 м, питома вага бетону II = 23 кН/м 3 . Майданчик складений дрібними пісками середньої щільності маловологі. Коефіцієнт пористості е= 0,74, питома вага грунту нижче за підошву γ II = 18 кН/м 3 , вище за підошву γ´ II = 17 кН/м 3 . Нормативні значенняміцнісних та деформаційних характеристик прийняті за довідковими таблицями, наведеними в гол. 1: φ n= φ II = 32 º, з n = c II = 2 кПа, E= 28 МПа.

Рішення.Для обчислення розрахункового опору ґрунту підстави за формулою (5.29) приймаємо: табл. 5.11 для піску дрібного маловологого та будівлі жорсткої конструктивної схемипри L/H= 1,5, γ з 1 = 1,3 та γ з 2 = 1,3; за табл. 5.12 при φ II = 32 º M γ = 1,34; M q= 6,34 та М з= 8,55. Оскільки значення міцності грунту прийняті за довідковими таблицями, k= 1,1. При b= 1,4 м< 10 м k z = 1.

Наведена глибина закладення фундаменту від підлоги підвалу за формулою (5.30)

d 1 = 0,3 + 0,2 · 23/17 = 0,57 м.

За формулою (5.29) визначаємо:

R= = 1,54 · 221 = 340 кПа.

Попередні розміри фундаментів призначаються з конструктивних міркувань або виходячи із значень розрахункового опору ґрунтів основи R 0 , наведених у табл. 5.13. значеннями R 0 допускається також користуватися для остаточного призначення розмірів фундаментів споруд III класу, якщо основа складена горизонтальними (ухил не більше 0,1) витриманими по товщині шарами ґрунту, стисливість яких не збільшується з глибиною в межах подвійної ширини найбільшого фундаменту нижче за глибину його закладення.

Подвійну інтерполяцію щодо R 0 за табл. 5.13 для пилувато-глинистих ґрунтів із проміжними значеннями I Lі ерекомендується виконувати за формулою

Посібник з проектування основ будівель та споруд

СНіП 2.02.01-83. Підстави будівель та споруд

де e 1 та e 2 - сусідні значення коефіцієнта пористості у табл. 5.13 між якими знаходиться значення е для аналізованого грунту; R 0 (1, 0) та R 0 (1, 1) - значення R 0 у табл. 5.13 при коефіцієнті, пористості e 1 , відповідні значенням I L= 0 і I L = 1; R 0 (2, 0) та R 0 (2, 1) - те ж, при е 2 .

ТАБЛИЦЯ 5.13. РОЗРАХУНОКІ ПРОТИ R 0 ВЕЛИКООБЛОМКОВИХ, ПІСЧАНИХ ТА ПИЛЮВАТО-ГЛИНИСТИХ (НЕПРОСАДКОВИХ) ГРУНТІВ

Грунти	R 0, кПа
Великоуламкові
Галечниковий (щебеневий) із заповнювачем: піщаним пилувато-глинистим Гравійний (дерев'яний) із заповнювачем: піщаним пилувато-глинистим	600 450/400 500 400/350
Значення R 0 за показником плинності I L≤ 0,5 дані перед рисою, при 0,5< I L≤ 0,75 - за межею.
Піски
Великі Середньої крупності Дрібні: маловологі вологі та насичені водою Пилуваті: маловологі вологі насичені водою	600/600 500/400 400/300 300/200 300/250 200/150 160/100
Значення R 0 для щільних пісків дано перед межею, для пісків середньої щільності - за межею.
Пилувато-глинисті
Супесі з коефіцієнтом пористості е : 0,5 0,7 Суглинки з коефіцієнтом пористості е : 0,5 0,7 1,0 Глини з коефіцієнтом пористості e : 0,5 0,6 0,8 1,0	300/300 250/200 300/250 250/180 200/100 600/400 500/300 300/200 250/100
Значення R 0 при I L= 0 дані перед рисою, при I L= 1 - за межею. При проміжних значеннях еі I Lзначення R 0 визначаються інтерполяцією.

Значення R 0 у табл. 5.13 відносяться до фундаментів, що мають ширину. b 1 = 1 м та глибину закладення d 1 = 2 м. При використанні значень R 0 за табл. 5.13 для остаточного призначення розмірів фундаментів розрахунковий опір ґрунту основи Rвизначається за формулами:

при d≤ 2 м

;

при d> 2 м

,

де bі d- відповідно ширина та глибина закладення проектованого фундаменту, м; γ´ - питома вага ґрунту, розташованого вище підошви фундаменту, кН/м 3 ; k 1 - коефіцієнт прийнятий для великоуламкових і піщаних грунтів (крім пилуватих пісків) k 1 = 0,125, а для пилуватих пісків, супісків, суглинків та глин k 1 = 0,05; k 2 - коефіцієнт, що приймається для великоуламкових і піщаних грунтів k 2 = 2,5, для супісків та суглинків k 2 = 2, а для глин k 2 = l,5.

Приклад 5.6. Визначити розрахунковий опір глини з коефіцієнтом пористості е= 0,85 та показником плинності I L= 0,45 стосовно фундаменту шириною b= 2 м, що має глибину закладення d= 2,5 м. Питома вага ґрунту, розташованого вище підошви, γ' = 17 кН/м 3 .

Рішення.Користуючись значеннями R 0 (див. табл. 5.13), за формулою (5.32) обчислюємо:

Розрахунковий опір Rоснови, складеного великоуламковими ґрунтами, обчислюється за формулою (5.29) на основі результатів безпосередніх визначень міцності грунтів. За відсутності таких випробувань розрахунковий опір визначається за характеристиками наповнювача, якщо його вміст перевищує 40%. При меншому змісті заповнювача значення Rдля великоуламкових ґрунтів допускається приймати за табл. 5.13.

При штучному ущільненні грунтів підстави або влаштуванні грунтових подушок розрахунковий опір визначається виходячи з розрахункових значень, що задаються в проекті, фізико-механічних характеристик ущільнених грунтів. Останні встановлюються або з урахуванням досліджень, або з допомогою довідкових таблиць (див. гл. 1) з необхідної щільності грунтів. При обчисленні Rвологість пилувато-глинистих ґрунтів рекомендується приймати рівною 1,2 ω p .

Розрахунковий опір пухких пісків визначається за формулою (5.29) при γ c 1 = γ з 2 = 1. Значення Rслід уточнювати за результатами не менше трьох випробувань штампу з розмірами та формою, можливо ближчими до проектованого фундаменту, але площею не менше 0,5 м 2 . При цьому значення Rприймається не більше тиску, при якому очікуване осадження фундаменту дорівнює граничній (див. п. 5.5.5).

При облаштуванні переривчастих фундаментів розрахунковий опір основи Rвизначається як для вихідного стрічкового фундаменту за формулою (5.29) з підвищенням значення Rкоефіцієнтом k d, що приймаються за табл. 5.14.

При необхідності збільшення навантажень на підставу існуючих споруд при їх реконструкції (заміні обладнання, надбудові тощо) розрахунковий опір основи повинен прийматися відповідно до даних про стан та фізико-механічні властивості ґрунтів основи з урахуванням типу та стану фундаментів та надфундаментних конструкцій споруди , тривалості його експлуатації та очікуваних додаткових осад при збільшенні навантажень на фундаменти. Слід також враховувати стан та конструктивні особливостісусідніх споруд, які, опинившись у межах «осадової вирви», можуть отримати пошкодження.

ТАБЛИЦЯ 5.14. ЗНАЧЕННЯ КОЕФІЦІЄНТА k dДЛЯ ПІСКІВ (крім пухких) і пилувато-глинистих грунтів

1. При проміжних значеннях еі I Lкоефіцієнт k dприймається з інтерполяції.

2. Для плит з кутовими вирізами коефіцієнт k dвраховує підвищення Rна 15%.

Якщо в межах товщини, що стискається, основи на глибині zвід підошви фундаменту розташований шар ґрунту меншої міцності, ніж міцність шарів, що лежать вище (рис. 5.24), необхідна перевірка дотримання умови

σ zp + σ zg ≤ R z,

де σ zpта σ zg- вертикальні нормальні напруги в ґрунті на глибині zвід підошви фундаменту відповідно додаткове від навантаження на фундамент та від власної ваги ґрунту, кПа (див. п. 5.2); R z- Розрахунковий опір грунту зниженої міцності на глибині z, кПа, обчислений за формулою (5.29) для умовного фундаменту шириною b z, м, яка визначається за виразом

;

При дії на фундамент позацентрового навантаження слід обмежувати крайові тиски під підошвою, які обчислюють за формулами позацентрового стискування. Крайові тиски при дії моменту у напрямку головних осей підошви фундаменту не повинні перевищувати 1,2 R, а тиск у кутовий точці — 1,5 R. Крайові тиски рекомендується визначати з урахуванням бічного відсіку грунту, розташованого вище підошви фундаменту, а також жорсткості конструкції, що спирається на фундамент, що розглядається.

Діючі норми допускають збільшення до 20% розрахункового опору ґрунту основи, обчисленої за формулами (5.29), (5.33) та (5.34), якщо визначені розрахунком деформації основи при тиску p = Rне перевищують 40% граничних значень (див. п. 5.5.5). При цьому розрахункові деформації, що відповідають тиску p 1 = 1,2R, мають бути не більше 50% граничних. У цьому випадку, крім того, потрібна перевірка основи несучої здатності (див. далі п. 5.6).