Расчет фундамента мелкого заложения: 10.3. Расчет фундаментов мелкого заложения

Как рассчитать фундамент мелкого заложения

При строительстве дома своими руками приходится экономить едва ли не на каждом этапе строительства, начиная с проектирования здания и заканчивая подбором строительных материалов и проведением строительных работ. Учитывая то, что на фундамент дома уходит значительная часть средств, желание сократить затраты на возведение основания вполне обоснованы. В ряде ситуаций во избежание буквального закапывания денег в землю застройщик принимает решение о строительстве дома на фундаменте мелкого заложения (МЗФ). Как и при возведении любого другого основания, этому должны предшествовать точные расчеты. О том, как самостоятельно рассчитать мелкозаглубленный фундамент, мы и поговорим в этой небольшой статье.

Роль пучинистых свойств грунта в расчете мелкозаглубленного фундамента

Очевидно, что при проектировании МЗФ стоит отталкиваться не только от расчета нагрузок на фундамент, но и от параметров грунтового основания. Огромное значение имеют пучинистые свойства грунта, ведь при закладке мелкозаглубленного фундамента единственной защитой от неравномерных сезонных деформаций со стороны грунтового основания является жесткость конструкции МЗФ, причем фундамент должен «работать на жесткость» вместе с построенным на нем сооружением. А это, в свою очередь, означает, что экономить на качественных стройматериалах для фундамента мелкого заложения не стоит: готовите раствор своими силами на строительном участке – проводите тщательный расчет количества цемента на фундамент, равно как и других компонентов для получения нужной марки бетонной смеси. Допускается неравномерный подъем здания зимой, но при этом деформации не должны превышать предельных значений.

Минимизация пучинистых явлений

Одной из эффективных мер по уменьшению деформации основания ввиду неравномерного подъема слоев грунта является обеспечение их гидроизоляционной защиты. Если не допускать проникновения влаги в подфундаментную зону на всю глубину промерзания грунта, то пучинистые явления можно вообще свести к нулю. Еще один прием заключается в уплотнении грунта под подошвой основания, например, за счет частичной его замены песком и гравием.

Оптимальные конструкции МЗФ

Среди всех мелкозаглубленных оснований наиболее приемлемым вариантом являются ленточные фундаменты мелкого заложения. Столбчатые кирпичные и буронабивные МЗФ можно применять лишь в единичных случаях, проводя дополнительный расчет буронабивного фундамента, и, желательно для легких хозяйственных построек. Не забываем и о плитном основании, которое все чаще делают мелкозаглубленным или вовсе незаглубленным.

С чего начать расчет МЗФ

Как всегда, начинаем с исследований грунта. В статье про расчет фундамента достаточно подробно описан данный процесс, так что рекомендуем ознакомиться с представленной там информацией. Уже на основе полученных данных и учете нагрузок от строящегося дома, стоит выбирать тип МЗФ: плитный, столбчатый, ленточный. В таблице ниже мы представили все необходимые для этого сведения*

*Таблица построена на основе информации, представленной в ТСН МФ-97 МО «Проектирование, расчет и устройство мелкозаглубленных фундаментов малоэтажных жилых зданий в Московской области». Почерпнуть дополнительные полезные сведения можно и там.

Предварительные размеры подошвы

На следующем этапе задаются предварительные параметры подошвы фундамента. Для плиты, закладываемой под весь дом, — толщина может составлять от 150 до 300 мм. То же самое касается расчета столбчатого и мелкозаглубленного ленточного основания, размеры которых задаются исходя из сопротивления грунта и нагрузки на него от постройки.

Расчет МЗФ по деформациям пучения грунта

Далее необходимо установить, выдержит ли основание деформации, которые будут иметь место при сезонном промерзании грунта. Причем расчетное значение подъема фундамента его относительной деформации не должно превышать соответствующих предельных значений. Математическая часть расчетов указана в Приложении 4 вышеуказанных территориальных строительных норм.

Загрузка…

Расчет фундамента мелкого заложения: осадка, СНИП

В условиях индивидуального строительства существует большой соблазн сэкономить на работах нулевого цикла.

При определенных условиях это вполне допустимо, тем более, если предварительно будет выполнен расчет фундаментов мелкого заложения, такой тип конструкции позволит сократить расход материала, а так же уменьшить объем земляных работ.

Оптимальный фундамент для дома с легкими стенами

При строительстве дачных домов и коттеджей по каркасной технологии (или с применением газобетонных блоков) потребность в мощных несущих основаниях отпадает. Самым идеальным вариантом является устройство ленточного фундамента мелкого заложения.

Он позволяет:

• Существенно упростить и ускорить выполнение работ.
• Уменьшить потребность в материалах.
• Выполнить возведение фундамента своими силами без привлечения мощной строительной техники.

Стоит помнить о том, что монолитная железобетонная конструкция, какой и является ленточный фундамент, может монтироваться не на всех типах грунта. В любом случае перед началом работ необходимо провести практическое исследование почвы, выполнить расчет осадок фундамента мелкого заложения. Основным критерием, который позволит выбрать несущее основание такого типа, считается возможность выдержать нагрузки не только от основных конструкций постройки, но и от воздействия грунта, склонного к пучению или сезонным сдвигам.

На каких грунтах допускаются мелкозаглубленные ленточные фундаменты?

Традиционно считается, что глубина заложения фундамента должна превышать уровень промерзания грунта. Это обеспечит устойчивость и целостность конструкции при любых условиях. Но стоит учитывать и то, что на грунтах, склонных к пучению, воздействию подвергается не только подошва фундамента, но и его боковые поверхности.

Поэтому (в идеале) мелкое заглубление несущей конструкции допускается только в следующих случаях:

• Низкий уровень грунтовых вод.
• Почва, не склонная к пучению.

Но, к сожалению, чаще всего желание сэкономить побеждает, и предпочтение отдается более дешевому варианту, что приводит к недолговечности постройки. А ведь все можно сделать совершенно иначе, ведь существует возможность применения фундаментов такого типа и на сложных грунтах.

Фундамент мелкого заложения на проблемных грунтах

Оказывается, такой вариант вполне возможен. Для этого необходимо осуществить ряд технологических операций и выполнить расчет фундамента мелкого заложения (СНиП 2.02.01-83):

• Пучение грунта происходит в результате замерзания находящейся в нем влаги, при этом происходит существенное увеличение его объема. Исходя из этого, для того чтобы предотвратить отрицательное воздействие, необходимо убрать причину — отрицательную температуру.
• Для этой цели применяется комплексные теплотехнические меры,  которые предотвращают промерзание грунта в районе заложения фундамента.
• В качестве таких мер применяют горизонтальное утепление почвы, что может значительно уменьшить уровень промерзания грунта. Как вариант, допускается и вертикальное утепление ленты фундамента, это снижает воздействие сил, возникающих при пучении грунта, на ее боковую поверхность.

При выполнении таких мероприятий можно отступить от требований по глубине заложения фундамента. В качестве утепляющего материала чаще всего применяют экструдированный пенополистирол.

Ориентировочная глубина заложения фундамента

На почвах слабо склонных к пучению глубина закладки фундамента может составлять приблизительно 50% от уровня ее промерзания.

Правда стоит делать поправку и на наличие грунтовых вод, при их высоком залегании в данное значение могут быть внесены изменения.

Поэтому важно при оценке фундамента учитывать все эти факторы, пренебрежение одним из них приведет к снижению надежности конструкции.

Самостоятельно просчитать возможность применения фундамента мелкого заглубления практически невозможно, особенно если нет соответствующего опыта. Поэтому проектирование лучше всего поручить специалисту, так как экономия подобного рода может привести к печальным последствиям.

Фундамент мелкого заложения: особенности, разновидности, схема, расчет

Выбор основания для строительства любого объекта всегда осуществляется по трем критериям, а именно: тип возводимого сооружения, главный материал и разновидность грунта на участке. Обычный фундамент на пучинистых почвах (супесчаные породы, суглинки, глина) подойдет лишь для достаточно легких сооружений, с устройством дополнительного укрепления. Раньше эту проблему решали путем возведения дорогостоящих подземных конструкций, устанавливаемых ниже линии глубины промерзания, но даже такой вариант не всегда гарантировал надежность строения. По этой причине для большинства домов устраивают жесткую основу мелкого заложения.

Оглавление:

1. Разновидности фундаментов мелкого заложения
2. Виды оснований
3. Что влияет на стоимость

Мелкозаглубленный фундамент

Устройство ленты подразумевает создание единой жесткой конструкции, которая в дальнейшем и будет отвечать за компенсацию деформации почвы, перераспределяя общую нагрузку здания по всему его периметру.

Глубина заложения фундамента обычно равна его четырехкратной ширине, что позволяет обеспечить прочность на самом сложном, в том числе и пучинистом грунте.

Разновидности мелкозаглубленного фундамента

Признаков, по которым проводится классификация, существует 5:

• Его форма в поперечном сечении.
• Конструкционные решения.
• Способ возведения.
• Материал изготовления.
• Виды статических работ.

По форме в поперечного сечения разделяют на:

• Ступенчатые.
• Прямоугольные.
• Трапециевидные.

В данном случае именно трапеция будет являться оптимальной формой, при этом для бетона угол распределения основного давления (между вертикалью и боковой гранью) должен быть равен 45°, а для бута или бутобетона ― 30°. Несоблюдение этой нормы приведет к тому, что напряжение, вызываемое скалывающими и растягивающими силами, будет достигать опасного значения.

Классификация по способу изготовления

Разделяются на сборные и монолитные, различается и технология их монтажа.

• Сборная основа имеет набор заранее изготовленных элементов с необходимыми размерами, из которых на стройплощадке собирается требуемая конструкция.
• Монолитный вариант заливается на месте, для чего используют специальную опалубку и жидкий бетон. Такой вид фундамента может быть армирован (фиксирующие элементы укладываются до заливки бетона).

Виды статических работ

Многие плюсы и минусы мелкозаглубленных фундаментов зависят именно от их статического определения. В соответствии с этим выделяются основания гибкого и жесткого типа. Первые способны оказывать сопротивление не только при их сжатии, но и при растяжении. К этой категории можно отнести только структуры из железобетона. Все остальные виды фундаментов считаются жесткими, поскольку способны сопротивляться лишь сжатию.

Классификация по конструкции

Глубина заложения фундамента во многом зависит от особенностей его типа. Выделяют мелкозаглубленный фундамент плитного (сплошного), столбчатого (отдельно стоящего), массивного и ленточного типов.

Столбчатые мелкозаглубленные основания обычно представляют собой бетонные или кирпичные столбы с верховой обвязкой в случае, если сверху будет расположена стена. Цель устройства фундаментов этого типа заключается в сохранении целостности строения при возможной деформации пучинистого грунта.

Мелкозаглубленный ленточный фундамент для дома из газобетона станет отличным решением, но важно правильно выбрать тип опорной конструкции.

• Сборный. Обычно его монтируют на бетонной подушке, которая определяет глубину заложения фундамента.
• Монолитный. Этот тип основания заливается как единое целое и требует дополнительного армирования. Например, для деревянного дома потребуется проложить сразу два арматурных пояса, один по верхней плоскости, а второй ― по нижней.
• Сборно-монолитный. Выполняется из специальных стеновых блоков, поверх которых заливается монолитный пояс. В этом случае высота основания совпадает с уровнем строительной площадки.

Возможно устройство прерывистого ленточного фундамента под дом из пентобетона, что во многом снижает затраты на возведение объекта, и в этом достоинства сборно-монолитных конструкций. При его укладке бетонные подушки устанавливаются через определенные промежутки, сокращая расходы примерно на 15 %. В малоэтажном строительстве на пучинистой почве именно ленточные основания применяются чаще всего, особенно при возведении деревянного строения или дома из газобетона. Недостатком таких структур можно назвать лишь то, что они не подходят для сооружения кирпичных зданий.

Плитные основы домов. Пожалуй, этот вариант можно назвать наиболее надежным и подходящим даже для самой слабой глинистой почвы. По сути ― это монолитная плита из железобетона, равная по размерам площади будущего здания. При малоэтажном строительстве ее толщина составляет около 30 см. Благодаря тому, что плита имеет большую площадь и цельную поверхность, давление, оказываемое конструкцией на землю, значительно снижается. Соответственно, глубина его монтажа может быть небольшой, а применение возможно даже на водонасыщенной или слабонесущей поверхности.

Классификация фундаментов в соответствии со стройматериалами, из которых они изготавливаются:

• Бетонные.
• Железобетонные.
• Бутобетонные.
• А также на основе различных каменных материалов.

Бут ― материал достаточно высокой прочности (природный), представляющий собой куски гранита или известняка. Используется для приготовления бутобетона, где выступает наполнителем основной смеси, повышая общую прочность.

Расчет стоимости

Расчет затрат на работы и расходов на необходимые материалы для непрофессионального строителя покажется непростым и весьма запутанным делом. Главной проблемой в этом случае является то, что основание для каждого дома индивидуально.

Даже в том случае, когда для ее расчета используются самые надежные и проверенные технологии, при монтаже может выявиться множество различных факторов, которые нужно будет исключать, изменять или же подстраиваться под них. По этой причине часто получается так, что практически половина запланированных на возведение дома средств расходуется именно в начале строительства.

Существует 3 фактора, оказывающих влияние на стоимость устройства мелкозаглубленного основания:

• качество участка;
• тип конструкции;
• предполагаемая в дальнейшем нагрузка.

Каждый из них может значительно изменить общую сумму, часто в большую сторону.

Проще всего учесть предполагаемую нагрузку строения исходя из используемых материалов. Расчет этого параметра обычно проводит архитектор еще на стадии создания проекта будущего дома. Чем легче вес основного строительного материала для стен и кровли, тем менее сложным и затратным будет устройство фундамента дома.

Тип конструкции и ее размер тоже играют не последнюю роль. Учитывается заглубление опоры, устройство цоколя, заливка бетона с установлением опалубки и армирования или укладка специальных блоков (плит). Также в этот список нужно включить и обязательные земельные работы, стоимость которых обычно устанавливается за 1 куб. м.

Чтобы определить стоимость опалубки для заливной конструкции необходимо вычислить площадь ее стен. Для этого общая длина подземного сооружения умножается на его высоту, а далее еще на 2. Все расчеты в данном случае производятся в метрах. Для опалубки обычно берут доски толщиной около 50 мм (0,05 м). Если полученную площадь умножить на 0,05 ― получится необходимое количество кубометров.

Важно не забыть к рассчитанным с учетом параметров и цен на материалы расходам прибавить еще около 7-10 % от полученной суммы ― на непредвиденные ситуации, которые могут возникнуть в процессе установки.

Фундаменты мелкого заложения — проектирование, расчет.

Общее описание

Конструкции фундаментов мелкого заложения должны выбираться на основе технико-экономического анализа, с учетом инженерно-геологических условий площадки строительства, а также с учетом производственных возможностей и опыта строительной организации.

При проектировании фундаментов мелкого заложения учитываются требования заказчика, сформулированные в техническом задании и в строительных нормах и правилах.

Конструкции фундаментов должны характеризоваться минимальными затратами на производство, материалоемкости, трудоемкости, энергоемкости и технологичности производства.

Фундаменты мелкого заложения — фундаменты с отношением высоты к ширине подошвы не более 4. Эти фундаменты передают нагрузку от конструкций на грунты основания через подошву.

Фундаменты мелкого заложения возводятся или в открытых котлованах или в отдельных выемках.

В качестве материалов фундаментов применяется:

• железобетон;
• бетон;
• бутобетон;
• каменные материалы;

По форме эти фундаменты разделяются на следующие виды: отдельные, ленточные, сплошные и массивные.

Отдельные фундаменты

Отдельные фундаменты выполняют под отдельные опоры и колонны зданий и сооружений с каркасной конструктивной схемой. Под стены отдельные фундаменты устраивают только при наличии прочных грунтов, когда неравномерность осадок не превышает допустимых значений, т.к. отдельные фундаменты не увеличивают жесткости сооружения.

Отдельные фундаменты могут выполняться в монолитном или сборном варианте.

Фундаменты из бутовой кладки или бетона рассматриваются как жесткие. Они имеют наклонные боковые грани или уступы, расширяясь к подошве фундамента.

При устройстве отдельных фундаментов из железобетона (монолитные, сборные) они проектируются с учетом совместной работы конструкций здания и грунтов основания. Размеры сечений таких фундаментов, количество, площадь и класс арматуры проектируются с учетом требований предъявляемых к железобетонным конструкциям.

С целью оптимизации конструкций фундаментов по стоимости и трудоемкости разработаны различные типы отдельно стоящих фундаментов — буробетонные, щелевые, анкерные фундаменты и пр..

Ленточные фундаменты

Ленточные фундаменты как разновидность фундаментов мелкого заложения применяются для восприятия нагрузок от протяженных элементов конструкций зданий и передачи нагрузок на грунты основания. Ленточные фундаменты могут располагаться независимо друг от друга или взаимоувязаны в перекрестной системе. Перекрестные ленты, как правило, используют для восприятия нагрузок от колонн здания.

В случае расположения прочных грунтов в основании здания возможно устройство прерывистых ленточных фундаментов.

Для устройства сборных фундаментов используют железобетонные плиты (фундаментные подушки) и бетонные блоки.

При необходимости выравнивания осадок или в качестве антисейсмических мероприятий фундаменты усиливают железобетонными поясами расположенными поверх сборных железобетонных блоков.

Сплошные фундаменты

Эти фундаменты также, называют плитными. Их устраивают под всем зданием в виде монолитной железобетонной плиты. При необходимости плитные фундаменты подлежат рассечению системой деформационных швов.

Фундаментные плиты обеспечивают совместную работу надземной и подземной частей сооружения. Эти фундаменты способствуют снижению неравномерных осадок, являются практически водонепроницаемыми, обеспечивают высокую экономическую эффективность за счет технологичности устройства и относительно малых размеров сечений конструкций.

Возможно устройство плитных фундаментов коробчатого сечения, с целью снижения расхода материалов.

Сечения плитных фундаментов рассчитывают исходя из действия изгибающих моментов в двух взаимно перпендикулярных направлениях, а также с учетом продавливающих нагрузок (в зоне опирания колонн).                       

Массивные фундаменты

Массивные фундаменты устраивают в виде жесткого массива под небольшие в плане сооружения (устои мостов, дымовые трубы, мачты и пр.).

Как правило эти фундаменты выполняют в железобетонном исполнении. Часто, для экономии материалов, при бетонировании, закладывают пустотообразователи. Возможно комбинированное решение с устройством анкеров — используется для восприятия значительных опрокидывающих нагрузок.

Расчет фундаментов мелкого заложения

Нагрузки и воздействия

Все расчеты фундаментов производятся на расчетные значения нагрузок. Нагрузки и воздействия определяются расчетом исходя из совместной работы сооружения и основания. Пример из практики описания и расчета нагрузок и воздействий на фундаменты.

Характеристики грунтов оснований

К основным характеристикам грунтов оснований используемых в расчетах относят прочностные и деформационные характеристики:

• угол внутреннего трения;
• удельное сцепление грунта;
• предел прочности на одноосное сжатие скального грунта;
• модуль деформации;
• коэффициент поперечной деформации;

Также возможно использование других характеристик:

• удельные силы пучения;
• коэффициент жесткости основания и пр..

Характеристики грунтов оснований определяются в процессе инженерно-геологических изысканий по результатам полевых и лабораторных испытаний грунтов.

Все расчеты производятся на расчетные значения прочностных и деформационных характеристик.

Подземные воды

В расчетах фундаментов мелкого заложения в обязательном порядке учитываются гидрогеологические условия площадки строительства:

• сезонные и многолетние колебания уровня грунтовых вод;
• изменения уровня грунтовых вод в силу техногенного воздействия;
• значения высоты капиллярного подъема грунтовых вод;
• агрессивное воздействие грунтовых вод по отношению к конструкциям фундаментов.

В процессе проектирования фундаментов также, производится оценка влияния строительства на гидрогеологические условия площадки.

Глубина заложения фундамента

От глубины заложения фундамента зависят многие факторы строительства сооружения — технология производства, экономическая эффективность строительства, величина осадок или подъема (в силу морозного пучения) фундаментов, долговечность конструкций и пр.

На глубину заложения фундамента в значительной мере влияют инженерно-геологические условия площадки, а именно прочность и сжимаемость грунтов.

При определении глубины заложения фундамента обычно придерживаются общих правил:

• минимальная глубина заложения фундамента принимается не менее 0.5м от спланированной поверхности территории;
• врезка фундамента в несущий слой должна быть не менее 15см.;
• подошва заложения по возможности, должна быть выше уровня грунтовых вод;
• все фундаменты здания или сооружения по возможности, необходимо закладывать на одном типе грунта или на грунтах с близкой прочностью и сжимаемостью.

Часто глубина заложения фундамента определяется по условию сезонного промерзания грунтов, которая зависит от типа, вида и разновидности грунта, и определяется в зависимости от нормативной глубины сезонного промерзания. Нормативная глубина сезонного промерзания приводится в нормативной документации и устанавливается по результатам многолетних наблюдений за фактическим промерзанием.

При определении глубины заложения фундаментов также, учитывают конструктивные особенности сооружения: наличие подвальных и цокольных этажей, наличие приямков под технологическое оборудование, глубину расположения подземных коммуникаций, глубину расположения фундаментов близстоящих зданий и сооружение и пр..

Фундаменты здания или сооружения, как правило, закладывают на одном уровне с фундаментами существующих строений. Если это требование не удается соблюсти в процессе проектирования, то необходимо разрабатывать дополнительные инженерно-технические мероприятия.

Подземные коммуникации должны быть (по возможности) расположены выше отметки заложения фундаментов. Это позволяет избежать увеличения давления на конструкции коммуникаций, опирания фундаментов на насыпной грунт траншей прокладки коммуникаций, замены и ослабления грунтов основания в случае необходимости замены подземных коммуникаций.

Часто при определеннии глубины заложения фундаментов приходиться учитывать другие требования участников строительства, например, возможность изменения объемно-планировочного решения подземной части здания в процессе его эксплуатации.

Проектирование фундамента мелкого заложения

В процессе разработки проекта фундамента мелкого заложения в том числе, приходится устанавливать форму фундамента.

Форма фундамента часто, определяется геометрической конфигурацией здания или сооружения (круглая, кольцевая, квадратная и пр.).

Предварительные размеры фундамента рассчитывают из условия при котором среднее давление под подошвой фундамента не должно превышать расчетное сопротивление грунта. Где давление под подошвой является функцией действующих нагрузок на фундамент и площадью фундамента. Расчетное сопротивление грунта зависит от геометрических размеров фундамента, от механических характеристик грунтов основания и от глубины заложения фундамента.

Подобрав предварительно форму и размер фундамента выполняют расчет осадок фундаментов здания. Осадка основания фундамента не должна превышать предельных значений осадки указанных в нормативных документах.

При этом совместная деформация основания и сооружения может характеризоваться:

• осадкой или подъемом основания фундамента;
• средней осадкой;
• относительной разностью осадок;
• креном фундамента;
• относительным прогибом или выгибом;
• кривизной изгибаемого участка;
• относительным углом закручивания;
• горизонтальным перемещением фундамента.

В расчете осадок фундаментов аналитическим методом, наиболее популярны метод послойного суммирования и метод эквивалентного слоя.

По методу послойного суммирования полную осадку основания определяют как сумму осадок отдельных слоев грунта, в пределах сжимаемой толщи.

Метод эквивалентного слоя учитывает такие составляющие как жесткость и форма фундамента, нормальные напряжения в толще линейно деформируемого грунта по основным направлениям.

Наиболее достоверные результаты расчетов напряжений и деформаций оснований и фундаментов получаются на основе численных решений конечно-элементных моделей, с учетом физической и геометрической нелинейности.

Накопленные и проанализированные данные в процессе проектирования, а также принятые технические решения отражаются в проекте фундамента.

< Проектирование фундаментов

виды, классификация, условия применения и расчет

Строительные процессы начинаются с выбора и обустройства основания. Тип выбирается на стадии проектирования, с учетом характеристик почвы и климата в регионе. Популярностью пользуются фундаменты мелкого заложения, глубины котлована которых не более 1-2 м. В их виды входит несколько вариантов. Ниже рассмотрены нюансы и рекомендации оптимального выбора для индивидуального процесса возведения платформ.

Оглавление:

1. Плитный
2. Ленточный
3. Столбчатый
4. Определяем глубину заложения
5. Защита платформы

Условия для закладки малозаглубленных оснований

Чтобы фундамент служил надежной конструкцией для всего объекта, расчет его вида производится исходя из следующих характеристик:

1. Уровень промерзания земельного слоя.
2. Залегание грунтовых вод.
3. Тип почвы – состав и поведение.

Подробнее:

• Оттого насколько суров климат местности, где идет строительство, определяют глубину заложения подошвы фундамента. Это мера позволит выбранному варианту не потрескаться и не деформироваться при минусовых температурах.

Холодные регионы страны не могут располагать качественными жилыми конструкциями, поставленными на платформу мелкой глубины. Тезис актуален при покупке готового жилья.

• Залегание грунтовых вод решающий фактор для выбора основания. При близком к поверхности земли уровне, использование большой глубины для фундамента чревато подтоплением цокольного этажа и как следствие разрушение бетона. В этом случае уменьшение высоты конструкции – необходимое действие.
• Тип почвы и ее «капризность» важные условия для определения мелкого заложения фундамента или более основательного. Пучинистые и плывущие земли не должны стать причиной разрушения или сильной усадки дома. Необходимо обращать внимание и на состав грунта – песчаники или торфяные места потребуют соблюдения для них условий. Пренебрежение такими характеристиками неблаготворно скажется на крепости жилой конструкции.

Описываемые далее, варианты оснований лучше всего подчиняются таким характеристикам. Узнать соответствующие данные местности можно в строительных справочниках для определенной географии либо отдать процесс возведения на откуп компаниям, работающим под ключ – специалист, выезжающий на место, оценит состояние грунта. Описание фундаментов мелкого заложения, а также их виды и условия применения, ниже.

Типы оснований

Все виды платформ могут быть устроены на небольшом расстоянии от поверхности грунта. К ним относят:

1. Плитные.
2. Ленточные.
3. Столбчатые.

Существует и отдельный вид фундамента – свайный, но его устанавливают ниже 3-х м, и он по праву считается вариантом глубокого заложения.

1. Плита. Самая надежная конструкция из всех представленных типов. Представляет собой армированную по всей площади железобетонную плиту. Такой платформе не угрожают климатические и геодезические условия местности. Кроме того, здание на таком основании практически не дает усадки. К недостаткам можно отнести высокую стоимость фундамента – до 50% от всего строительства. В цену входит необходимое участие специализированной техники и количество арматуры.

2. Лента. Популярный вариант в различных возведениях. Представлен двумя конструкциями:

• сборный монолит с выпуском арматуры;
• блочный фундамент с армирующими поясами – верхним и нижним.

Требует нескольких этапов подготовки перед заливкой, а именно:

• выкапывание канавы с точными параметрами под несущие стены;
• устройство щебневой и песчаной подушки, служащими как дренаж;
• армирование.

Чтобы получить мелкого заложения морозоустойчивый фундамент по типу ленты, его придется утеплять стиролами по внутренним стенам. Не обойдется без дополнительной прокладки и цокольный этаж.

В достоинства этого вида входит возможность самостоятельного устройства без найма сил со стороны и снижение стоимости, если сравнивать с плитой. К тому же на ленту есть возможность поставить дома любой конструкции и материала.

3. Столбчатые основания. Рекомендованы для небольших одноэтажных, преимущественно деревянных построек. Представляют собой ямы с железобетонными кольцами, залитые раствором по всем углам будущего строения и его несущих узлов с шагом не более 2-х м. Могут выполняться из кирпича, или асбестобетона фабричным формованием с выпуском арматуры. После установки, столбы обрезаются под уровень, после чего на них устанавливается ростверк.

Непопулярны столбчатые фундаменты мелкого заложения в силу своих недостатков:

• слишком зависят от поведения почвы – уровень после усадки может измениться;
• низ жилого дома становится доступным всем ветрам;
• ограничение в материалах строительства – подбирается облегченный вариант;
• о цокольном этаже или подвале, как полезной площади придется забыть.

Как следует, оценив собственные финансовые и физические возможности, можно выбрать подходящую для собственного строительства платформу либо дать такую задачу специалистам по основаниям в конкретном регионе.

Выбор глубины и устройство песчано-гравийной подушки для фундамента

Проектирование домов под ключ, заранее предусматривает тип основания. Перед устройством конкретного варианта анализируют три параметра:

1. Конструкция готового дома – площадь и материал изготовления. Определение нужно для нахождения максимальной нагрузки на поверхность платформы – кг/м2.
2. Климатические условия местности. При сильных минусовых температурах, есть повод задуматься о надежном углублении во избежание порчи бетона.
3. Состав грунта и уровень влаги. Капризные земли могут стать причиной усадки и дефектов готовой конструкции.

К примеру – в проекте деревянный или шлакоблочный дом площадью 157 м2. Местность обладает глинистым грунтом среднего движения. Средняя температура зимой держится в районе -15-20⁰. Воды залегают ниже 2-х м. Таким образом, наилучшим основанием будет ленточный армированный вариант до 1 м ниже цокольного этажа + дренаж.

Защита платформы

Разные фундаменты могут быть мелкого и глубокого заложения, но ни один из них не обходится без устройства так называемой подушки из песка и/или гравия. Она служит защитой от вредных сточных жидкостей расположенных вблизи промышленных предприятий, способных взаимодействовать с основанием и творить разрушающие процессы относительно химического состава бетона. Каждый слой, ограждающий платформу от влаги, тщательно утрамбовывается, проливается водой и рассчитывается на высоту не менее 15 см. После чего фундамент армируется и заливается. Дренаж обязательно содержит крупнозернистый песок, щебень или керамзит. Можно использовать все три компонента общей высотой до 30 см.

Правильный выбор и устройство платформы для частного или иного вида строительства – залог долговечного и комфортного проживания.

Расчет фундаментов мелкого заложения по первой группе предельных состояний.

Нужна помощь в написании работы?

Целью расчета оснований по первой группе предельных состояний (по несущей способности) является обеспечение необходимой прочности и устойчивости оснований, включая недопущение возможного сдвига фундамента по подошве и его опрокидывания.

Расчет по первой группе предельных состояний производят только следующих случаях: при передаче на основание значительных горизонтальных нагрузок (подпорные стены, фундаменты распорных конструкций и др.), в том числе и сейсмических; на фундамент действуют выдергивающие нагрузки; все здание или его отдельные фундаменты располагаются вблизи нисходящего откоса грунта; основание сложено скальными грунтами; основание сложено слабыми грунтами, в частности водонасыщенными заторфованными и пылевато-глинистыми, имеющими мягкопластичную и текучепластичную консистенцию.

Расчет оснований по несущей способности выполняют, проверяя условие: F≤γCFU/γn , где F — расчетная нагрузка на основание от основного или особого сочетания нагрузок; γC — коэффициент условий работы, принимаемый для песков, кроме пылеватых, γC= 1, для пылевато-глинистых грунтов в стабилизированном состоянии, а также песков пылеватых — 0,9, для пылевато-глинистых в нестабилизированном состоянии — 0,85, для скальных грунтов: невыветрелых и слабовыветрелых — 1,0, выветрелых — 0,9, сильновыветрелых — 0,8; FU – сила предельного сопротивления основания; γn — коэффициент надежности по назначению сооружения, принимаемый равным 1,2; 1,15; 1,10 соответственно для сооружений I, II и III классов ответственности.
1-я ГПС (по несущей способности)— должна обеспечить прочность грунтов оснований и устойчивость фундаментов на сдвиг, опрокидывание и выдёргивание.
Расчет основания по несущей способности производится по условию

где F – расчетная сила, передаваемая на основание от основного и особого сочетаний нагрузок
 – коэффициент условий работы в зависимости от вида грунтов в основании (от 0.8 до 1)
 – сила предельного сопротивления основания, определяемая из условия предельного равновесия грунтов в основании или прочности скальной породы по направлению, соответствующему направлению силы F;
 – коэффициент надежности в зависимости от класса сооружения ( принимается 1. 1- 1.2).
Расчёт проводят в следующих случаях:
1.на грунт основания передаются значительные горизонтальные нагрузки, в т.ч. сейсмические;
2.фундамент или сооружение располагается на бровке откосе или косогоре;
3.основание сложено водонасыщенными глинистыми либо заторфованными грунтами;
4.основание сложено скальными грунтами;
5.фундамент работает на выдёргивание

Вертикальная составляющая силы предельного состояния наскального основания:

где  — приведенные ширина и длина подошвы фундамента, вычисляемые по формулам  ,  . здесь  и  — соответственно эксцентриситеты приложения равнодействующей нагрузок в
направлении поперечной и продольной осей фундамента, м.

Поможем написать любую работу на аналогичную
тему

Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему
учебному проекту

Узнать стоимость

Поделись с друзьями

устройство, проектирование и расчет, глубина

Фундаменты мелкого заложения пользуются популярностью у владельцев участков, расположенных в зоне излишне влажных и (или) неустойчивых грунтов. Ведь при должном армировании тела основания такой фундамент может выдержать на себе вес любого строения, не перегрузив грунт под домом.

В данной статье будут рассмотрены варианты обустройства таких фундаментов. Эта информация будет интересна широкому кругу владельцев относительно недорогих участков с проблемными грунтами.

Устройство фундаментов мелкого заложения

Мелкозаглубленные фундаменты не подвержены ни линейной, ни касательной деформации, провоцируемой пучением грунта. Поэтому основания такой конструкции пользуются особым спросом не только у владельцев участков со сложным грунтом. Такие основания закладывают в проект все архитекторы, занятые разработкой каркасных, дачных и малоэтажных строений. Ведь низкий вес самого дома не может нивелировать пучение даже относительно устойчивых грунтов.

Типовое устройство фундаментов под мелкое заглубление предполагает, что в основе конструкции основания всегда находится монолитный каркас, объединяющий все элементы: от опор до ростверка. Ведь только такой  фундамент может противостоять, как постоянным (вес строения,) так сезонным (деформация пучения) нагрузкам.

В итоге, в качестве оснований, пригодных под мелкое заложение можно использовать следующие типы конструкций фундаментов:

• Ленточный вариант.
• Столбчатый вариант.
• Монолитную плиту.

В целом, любой тип основания построен на базе жесткого каркаса, выполненного в виде монолитного цоколя (полый – в случае ленточного фундамента, цельный – в случае плиты) или монолитного ростверка с интегрированными в его структуру вертикальными опорами (столбами).

Причем габариты каждого типа основания определяет только прочностной расчет фундаментов мелкого заложения, который основан на подборе, исходя из веса строения, оптимальной площади контакта основания с почвой. И хотя  максимальная площадь контакта означает минимальное давление, излишние габариты фундамент приведут к неоправданному увеличению сметы.

Поэтому, и прочностные расчеты, и архитектурное проектирование, и конструкция фундаментов мелкого заложения должны быть оптимизированы и взаимоувязаны. Проще говоря: вес дома должен соответствовать площади основания.

Строительство оснований мелкого заложения

Как уже говорилось выше, мелкозаглубленные фундаменты разделяются на ленточные, плитные и столбчатые варианты конструкции основания. Причем каждый тип фундамента строится по своим канонам. И далее по тексту мы попытаемся разобраться с нюансами строительства каждого типа оснований.

Ленточные фундаменты мелкого заложения

Этот вариант конструкции мелкозаглубленного фундамента собирается в траншее, опоясывающей основание по периметру.

Тело основания обустраивается по одной из нижеприведенных технологий:

• Путем цельной заливки основания в опалубку, усиленную двухконтурным арматурным каркасом.
• Путем сборки основания из крупногабаритных блоков с арматурными вставками, объединяющими блоки в единое целое.
• Путем монтажа крупных блоков между двумя армированными стяжками. Причем одна стяжка заливается по дну траншеи, а вторая – обустраивается поверх блоков.
• Путем монтажа блоков, соединяемых верхней, армирующей стяжкой.

И чаще всего ленточный фундамент принимает форму прямоугольника с продольной или поперечной перемычкой, которая усиливает несущую способность основания.

Причем глубина фундамент мелкого заложения в любом случае не превышает 70 сантиметров. А само основание укладывают на песчано-гравиевую подушку толщиной до 40 сантиметров.

В итоге, глубина траншеи под ленточный фундамент не превышает 100-110 сантиметров. Поэтому такие основания можно обустраивать даже на болотистых грунтах или на плывунах со средней глубиной залегания (до 3 метров), границы нестабильного горизонта почвы.

Плитные фундаменты мелкого заложения

Этот тип основания обустраивается в форме монолитной плиты, которая играет роль и ростверка, и цоколя, и опорной поверхности. Такой способ строительства оснований оправдан только в том случае, если дом будет возводиться на очень слабых грунтах. Ведь монолитная бетонная подушка потребует больших затрат.

Сам процесс строительства предполагает заливку готового бетона марки М200 в коробчатую опалубку, вкопанную в грунт на глубину не более 40 сантиметров. Причем, во внутренней части опалубки устраивается дополнительная 20-сантиметровая подушка из песчано-гравиевой смеси, необходимая для полноценного дренирования опорной поверхности.

В итоге, плитные фундаменты углубляются в землю всего на 20 сантиметров. А высота самого фундамента не превышает полуметра.

То есть, на обустройство одного квадратного метра основания уходит ровно полкуба бетона, в чем и заключается причина дороговизны.

Кроме песчаной подушки внутри опалубки находится еще и арматурный каркас, выполненный в виде двух параллельных решеток, разделенных вертикальными стойками. Стойки монтируются в точках пересечения прутьев решетки.

Бетон подается во внутреннюю часть опалубки по желобам и разравнивается вручную. Заливку плиты следует выполнить за один проход, без остановок.

Столбчатый фундамент

Данный вариант конструкции основания используется в случае обустройства фундамента на относительно прочных грунтах со средним уровнем деформации пучения грунта.

Причем столбчатый вариант можно назвать усовершенствованной конструкцией ленточного или плитного основания.

Ведь кроме опор (столбов) погружаемых в землю на 100-110 миллиметров в конструкцию фундамента входит и монолитный ростверк, который может принять форму ленты или плиты.

Столбчатое основание с ленточным ростверком заливается в наземную опалубку, обустроенную над линией шурфов. Причем арматурный каркас заплетает не только пространство между стенками опалубки, но и внутренности шурфов, отрытых или высверленных в грунте с шагом в 200 сантиметров.

Основание с ростверком-плитой заливается в коробчатую опалубку, внутри которой вырыты или высверлены шурфы, расположенные с шагом в 100-150 сантиметров. То есть, внутренности опалубки, как бы расчерчены условной сеткой с метровыми или полутораметровыми ячейками, а шурфы пробиты в точках пересечения линий этой виртуальной решетки. Разумеется, в данном случае, арматурный каркас оплетает и опалубку и шурфы.

Заливка столбчатого основания производится путем подачи бетона (М200 или М150) по желобу, сначала в шурфы, а затем и в опалубку. Причем всю операцию следует выполнить за один проход.

Как рассчитать несущую способность грунта

Обновлено 28 декабря 2020 г.

Автор С. Хуссейн Атер

Несущая способность грунта определяется уравнением

Q_a = \ frac {Q_u} {FS }

, где Q _a — допустимая несущая способность (в кН / м ² или фунт / фут ² ), Q _u — предельная несущая способность (в кН / м ² или фунт / фут ² ), а FS — коэффициент безопасности.Предел несущей способности Q _и является теоретическим пределом несущей способности.

Подобно тому, как Пизанская башня наклоняется из-за деформации почвы, инженеры используют эти расчеты при определении веса зданий и домов. Когда инженеры и исследователи закладывают фундамент, они должны убедиться, что их проекты идеально подходят для той почвы, которая поддерживает их. Несущая способность — это один из методов измерения этой прочности. Исследователи могут рассчитать несущую способность почвы, определив предел контактного давления между почвой и помещенным на нее материалом.

Эти расчеты и измерения выполняются на проектах, касающихся фундаментов мостов, подпорных стен, плотин и подземных трубопроводов. Они опираются на физику почвы, изучая природу различий, вызванных давлением поровой воды материала, лежащего в основе фундамента, и межкристаллитным эффективным напряжением между самими частицами почвы. Они также зависят от жидкостной механики пространства между частицами почвы. Это объясняет растрескивание, просачивание и сопротивление сдвигу самой почвы.

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

Формула несущей способности грунта

Фундаменты мелкого заложения включают ленточные, квадратные и круглые фундаменты. Глубина обычно составляет 3 метра, что позволяет получить более дешевые, реалистичные и легко переносимые результаты.

Теория предельной несущей способности Терзаги предполагает, 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 (в кН / м ² или фунт / фут ² ), г — эффективный удельный вес грунта (в кН / м ³ или фунт / фут ³ ), D — это глубина опоры (в метрах или футах), а B — ширина опоры (в метрах или футах).

Для неглубоких квадратных фундаментов уравнение: Q _{u с}

Q_u = 1,3cN_c + gDN_q + 0,4gBN_g

, а для неглубоких круглых фундаментов уравнение:

Q_u = 1.{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 других значений ф ‘, Ng :

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

K _pg получается из графического представления величин и определение того, какое значение K _pg учитывает наблюдаемые тенденции.Некоторые используют N _г = 2 (N _q +1) tanф ‘/ (1 + .4sin4 ф’) в качестве приближения без необходимости вычислять K pg .

Могут быть ситуации, в которых грунт проявляет признаки местного разрушения сдвигом . Это означает, что прочность грунта не может показать достаточную прочность 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 DN _q + 0,4 g BN _g , сплошной фундамент i s Qu = 2 / 3c Nc + g D Nq + 0,5 g B Ng и круглый фундамент равен Q _u = 0,867c N _c + g DN _q + 0,3 г BN _g .

Методы определения несущей способности грунта

Фундаменты глубокого заложения включают фундаменты опор 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 трения вала между валом и почвой.Это дает вам другую формулу для несущей способности грунта}

Вы можете рассчитать теоретическую концевую несущую способность фундамента Q _{p как Q p = A p q p В которой Q p — теоретическая несущая способность концевого подшипника (в кН / м ² или фунт / фут ² ) и A p — эффективная площадь наконечник (в метрах ² или в футах ² ).}

Теоретическая единица несущей способности несвязных илых грунтов q _p составляет qDN _q , а для связных грунтов — 9c, (оба в кН / м ² или фунт / фут ² ). D _c — критическая глубина для свай в рыхлом иле или песках (в метрах или футах). Это должно быть 10B для рыхлых илов и песков, 15B для илов и песков средней плотности и 20B для очень плотных илов и песков.

Для фрикционной способности обшивки (вала) свайного основания теоретическая несущая способность Q _f составляет A _f q _{f для одного однородного слоя грунта и pSq f L для более чем одного слоя почвы. В этих уравнениях A f — эффективная площадь поверхности ствола сваи, q f — kstan (d) , теоретическая единица трения для несвязных грунтов. (в кН / м ² или фунт / фут), где k — боковое давление грунта, s — эффективное давление покрывающих пород и d — угол внешнего трения (в градусах). ). S — это сумма различных слоев почвы (т.е. a 1 + a 2 + …. + a n ).}

Для илов эта теоретическая емкость составляет c _A + kstan (d) , где c _A — это адгезия. Он равен c, — сцепление грунта для грубого бетона, ржавой стали и гофрированного металла. Для гладкого бетона значение .8c от до c , а для чистой стали — от . 5c до .9c . p — периметр поперечного сечения сваи (в метрах или футах). L — эффективная длина сваи (в метрах или футах).

Для связных грунтов: q _f = AS _u , где a — 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 больше, чем это значение, a = [0,9 + 0,3 (S _uc — 1)] / S _uc .

Что такое фактор безопасности?

Коэффициент безопасности колеблется от 1 до 5 для различных целей. Этот фактор может учитывать величину повреждений, относительное изменение шансов, что проект может потерпеть неудачу, сами данные о грунте, построение допусков и точность расчетных методов анализа.

Для случаев разрушения при сдвиге коэффициент запаса прочности изменяется от 1. 2 до 2,5. Для плотин и насыпей коэффициент запаса прочности составляет от 1,2 до 1,6. Для подпорных стен — от 1,5 до 2,0, для шпунтовых свай — от 1,2 до 1,6, для раскосных котлованов — от 1,2 до 1,5, для опор с разбросом по сдвигу — от 2 до 3, для опор из матов — от 1,7 до 2,5. Напротив, в случаях просачивания, когда материалы просачиваются через небольшие отверстия в трубах или других материалах, коэффициент безопасности колеблется от 1,5 до 2,5 для подъема и от 3 до 5 для трубопроводов.

Инженеры также используют практические правила для коэффициента безопасности, равного 1.5 для опорных стен, которые переворачиваются гранулированной засыпкой, 2,0 для связной засыпки, 1,5 для стен с активным давлением грунта и 2,0 для стен с пассивным давлением грунта. Эти факторы безопасности помогают инженерам избежать отказов, связанных со сдвигом и просачиванием, а также тем, что почва может смещаться в результате нагрузки на нее.

Практические расчеты несущей способности

Вооружившись результатами испытаний, инженеры рассчитывают, какую нагрузку может безопасно выдержать почва. Начиная с веса, необходимого для срезания почвы, они добавляют коэффициент безопасности, поэтому конструкция никогда не прикладывает достаточно веса для деформации почвы.Они могут регулировать площадь основания и глубину фундамента, чтобы оставаться в пределах этого значения. В качестве альтернативы они могут сжимать почву для увеличения ее прочности, например, используя каток для уплотнения рыхлого насыпного материала дорожного полотна.

Методы определения несущей способности грунта предполагают максимальное давление, которое фундамент может оказывать на грунт, так что приемлемый коэффициент безопасности против разрушения при сдвиге находится ниже основания и соблюдаются допустимые общие и дифференциальные осадки.

Конечная несущая способность минимальное давление, которое вызовет сдвиг провал опорной почвы непосредственно ниже и прилегающих к фундаменту. Они учитывают прочность на сдвиг, плотность, проницаемость, внутреннее трение и другие факторы при строительстве конструкций на грунте.

Инженеры руководствуются этими методами определения несущей способности грунта по своему усмотрению при выполнении многих из этих измерений и расчетов. Эффективная длина требует от инженера выбора того, где начать и где прекратить измерения.В качестве одного из методов инженер может выбрать использование глубины сваи и вычесть любые нарушенные поверхностные почвы или смеси грунтов. Инженер также может измерить ее как длину сегмента сваи в одном слое почвы, состоящем из многих слоев.

Что вызывает напряжение в почвах?

Инженеры должны учитывать почвы как смеси отдельных частиц, которые перемещаются друг относительно друга. Эти единицы грунта можно изучать, чтобы понять физику этих движений при определении веса, силы и других величин по отношению к зданиям и проектам, которые инженеры строят на них.

Разрушение при сдвиге может возникать в результате воздействий на грунт напряжений, 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 может визуализировать напряжения сдвига на плоскостях, относящихся к строительным проектам. Круг напряжений Мора используется в геологических исследованиях испытания грунтов. Он предполагает использование образцов грунта цилиндрической формы, в которых радиальные и осевые напряжения действуют на слои грунта, рассчитываемые с помощью плоскостей.Затем исследователи используют эти расчеты для определения несущей способности грунта в фундаменте.

Классификация почв по составу

Физики и инженеры могут классифицировать почвы, пески и гравий по их размеру и химическому составу. Инженеры измеряют удельную поверхность этих компонентов как отношение площади поверхности частиц к массе частиц, что является одним из методов их классификации.

Кварц является наиболее распространенным компонентом ила, а также песка и слюды и полевого шпата.Глинистые минералы, такие как монтмориллонит, иллит и каолинит, образуют листы или структуры пластинчатой ​​формы с большой площадью поверхности. Эти минералы имеют удельную поверхность от 10 до 1000 квадратных метров на грамм твердого вещества.

Эта большая площадь поверхности допускает химические, электромагнитные и ван-дер-ваальсовы взаимодействия. Эти минералы могут быть очень чувствительны к количеству жидкости, которая может проходить через их поры. Инженеры и геофизики могут определять типы глин, присутствующих в различных проектах, чтобы рассчитать влияние этих сил и учесть их в своих уравнениях.

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

Таблица несущей способности грунта

Geotechdata.info содержит список значений несущей способности грунта, которые вы можете использовать в качестве диаграммы несущей способности грунта.

Программное обеспечение Shallow Foundation — Программное обеспечение SoilStructure

ПОЛНЫЙ АНАЛИЗ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ НЕДОСТАТОЧНЫХ ФУНДАМЕНТОВ: ПОДШИПНИК, АНАЛИЗ УСТОЙЧИВОСТИ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ УСИЛЕНИЯ.

Скачать бесплатно DEMO

Обновлено 18 октября 2019 г.

166,67–500 долл. США

Калькулятор рентабельности инвестиций (ROI)

SoilStructure SHALLOW FOUNDATION , версия 3 устраняет проблем, связанных с использованием калькуляторов при анализе и проектировании фундаментов.Таблицы трудно сохранить, и на выполнение всех расчетов устойчивости и армирования с использованием собственных инструментов уходит много времени. Программа для разбрасывания фундаментов доставляет удовольствие и облегчает анализ фундаментов мелкого заложения. Эта программа рассчитывает несущую способность квадратных, прямоугольных, неразрезных и круглых фундаментов в:

• Зернистые почвы — почвы Фи
• Связные почвы — Грунты C
• Смешанные почвы — почвы C-phi
• Уровень грунтовых вод на поверхности земли или в любом месте ниже этой глубины

Программа также может работать в английской системе единиц и системе единиц СИ.

Программное обеспечение поддерживает системы Window 7, 8 и 10.

В результате вы можете использовать SHALLOW FOUNDATION v2 для анализа:

• Солнечные фонды
• Фонды опор для вывесок
• Мосты пешеходные
• Сборные металлические дома (PEMB)
• фундаментов и
• Любая конструкция, опирающаяся на неглубокий или непрерывный фундамент

Это программное обеспечение для проектирования конструкций использует Terzaghi и Vesic для анализа несущей способности.Эта программа ссылается на книгу Foundation Design (3-е изд.) Coduto, Kitch & Yeung (2015), 2012 IBC & ACI 318-14.

SHALLOW FOUNDATION может использоваться инженерами-строителями, поскольку угол трения, сцепление и уровень грунтовых вод часто представлены в большинстве отчетов о почвах.

SHALLOW FOUNDATION будет союзником инженеров-геологов, поскольку представлены как допустимая несущая способность, так и допустимые нагрузки на стены или колонны.

Новыми в программном обеспечении Shallow Foundation версии 3 являются следующие функции:

1. Единицы СИ.

2. Круглые опоры.

3. Анализ устойчивости — факторы безопасности при опрокидывании, опрокидывании и подъеме.

4. До 4 пьедесталов на одном основании.

5. Армирование стержнями из США, Европы или Канады.

6. Динамические диаграммы, показывающие несущую способность и размеры устойчивой опоры, а также керн, давление подшипников в 4 углах И

7. Двухосный момент, сдвиг в обоих направлениях X и Y и подъемные нагрузки.

Вам понравится простота быстрого входа и использование стандартных устройств. Трехстраничный отчет можно распечатать на бумаге или в формате PDF. После покупки загружаемая версия будет разблокирована до полной лицензии.

Снимки экрана

Загрузить DEMO

Исследование влияния наклонной коренной породы на несущую способность фундаментов мелкого заложения

Осадка фундаментов мелкого заложения — Руководство по структуре

Осадки фундаментов мелкого заложения можно разделить на две категории в зависимости от временных рамок возникновения.Осадки конструкции не избежать, даже если мы строим конструкцию на скале.

В конструкции сваи также может произойти определенная осадка из-за сбоев конструкции с увеличением нагрузки.

Здания, построенные на грунте, обязательно оседают, и это должно быть в пределах, указанных в рекомендации по проектированию фундамента.

Ответственность проектировщика заключается в поддержании единообразного урегулирования по всему зданию, поскольку различное урегулирование создает проблемы.

Грунт действует как пружина, которая в расчетах обозначается как реакция земляного полотна и совершает вертикальное движение конструкции с приложением нагрузок. Как объяснено выше, это может происходить в два этапа, как показано ниже.

1. Упругая осадка или немедленная осадка
2. Объединенная осадка

В этой статье мы обсудили упругую осадку или немедленную осадку фундаментов мелкого заложения на рабочем примере.

Упругая осадка фундаментов мелкого заложения

Упругая осадка возникает во время строительства конструкции и сразу после возведения конструкции.

Однако расчет консолидации происходит в течение определенного периода времени. Это происходит из-за снижения давления заливочной воды в насыщенной глине. Расчет консолидации происходит в два этапа, а именно: первичная и вторичная консолидация.

В этой статье обсуждается расчет упругой осадки.Для простоты понимания метод расчета упругой осадки, основанный на теории упругости, обсуждается на проработанном примере.

Метод расчета упругой осадки

Упругой осадки, Se, согласно книге Принципы проектирования фундаментов

S _e = q ₀ (αB ‘) [(1-μ ² _s ) / E _с ] I _с I _f

Где,

q ₀ — Полезное приложенное давление на фундамент

μ _с — Коэффициент Пуассона грунта

E _с — Средний модуль упругости грунта под фундаментом, измеренный от Z = 0 до примерно Z = 4B

B ‘- B / 2 для центра фундамента и «B» для конуса фундамента

I _s — Коэффициент формы (Steinbrenner, 1934)

I _с = F ₁ + [(1-2μ _с ) / (1- μ _с )] F ₂

F ₁ = (1 / π) [A ₀ + A ₁ ]

F ₂ = (n ‘/ 2π) tan ^-1 A ₂ 9000 3

A ₀ = m ’ln {[1+ (m’ ² +1) ^0.5 ] (m ‘ ² + n’ ² ) ^0,5 } / {m ‘[1+ (m’ ² + n ‘ ² + 1) ^0,5 ]}

A ₁ = ln {[m ‘+ (m’ ² +1) ^0,5 ] (1 + n ‘ ² ) ^0,5 } / [m’ + (m ‘ ² + n’ ² + 1) ^0,5 ]

A ₂ = m ‘/ [n’ (m ‘ ² + n’ ² + 1) ^0,5 ]

I _f = глубина коэффициент (Fox, 1948) = f (D _f / B, μ _s и L / B

α = коэффициент, который зависит от места на фундаменте, где рассчитывается осадка

Используются следующие значения для расчета осадки в центре фундамента.

α = 4, m ’= L / B и n’ = H / (B / 2)

Осадку на углу фундамента можно рассчитать с использованием следующих значений.

α = 1, m ’= L / B и n’ = H / B

Из-за наличия защитных слоев почвы под фундаментом E _s будет варьироваться от слоя к слою. Взвешенное усреднение E _s учитывается для расчетов в соответствии с рекомендациями Bowels (1987). E _s можно рассчитать по следующей формуле.

E _s = [∑ E _{s (i)} ∆z] / Z ₀

Где,

E _{s (i)} = модуль упругости грунта на глубине ∆z

Z ₀ = H или 5B, в зависимости от того, что меньше

Приведенное выше уравнение и теории взяты из книги «Принципы фундаментальной инженерии».

В статье Википедии о Foundation (Engineering) обсуждается тип фундамента, который будет использоваться в строительстве.

Рабочий пример Расчет осадки фундаментов мелкого заложения в центре

Данные

• Размеры фундамента 1,5 м x 2 м
• Приложенное чистое давление на фундамент, q ₀ = 175 кН / м ²
• Коэффициент Пуассона грунта μ _с = 0,3

B = 1,5 м

L = 2 м

Среднее значение, E _с

E _с = (8000 x 2 + 12000 x 2 + 10000 x 2) / 6 = 10000 кН / м ²

α = 4

м ‘= L / B = 2/1.5 = 1,333

n ‘= H / (B / 2) = 6 / (1,5 / 2) = 8

F ₁ и F ₂ могут быть рассчитаны из приведенных выше уравнений после вычисления A ₀ , А _1, и А2. Или можно сослаться на таблицы, приведенные в книге «Принципы фундаментостроения».

A ₀ = m ‘ln {[1+ (m’ ² +1) ^0,5 ] (m ‘ ² + n’ ² ) ^0,5 } / {m ‘[1 + (м ‘ ² + п’ ² + 1) ^0.5 ]}

A ₀ = 1,333 x ln {[1+ (1,333 ² +1) ^0,5 ] (1,333 ² + 8 ² ) ^0,5 } / {1,333 [1 + (1,333 ² +8 ² + 1) ^0,5 ]}

A ₀ = 0,760

A ₁ = ln {[m ‘+ (m’ ² +1 ) ^0,5 ] (1 + n ‘ ² ) ^0,5 } / [m’ + (m ‘ ² + n’ ² + 1) ^0,5 ]

A ₁ = ln {[1. 333 + (1,333 ² +1) ^0,5 ] (1 + 8 ² ) ^0,5 } / [1,333+ (1,333 ² +8 ² + 1) ^0,5 ]

A ₁ = 0,934

A ₂ = m ‘/ [n’ (m ‘ ² + n’ ² + 1) ^0,5 ]

A ₂ = 1,333 / [8 (1,333 ² +8 ² + 1) ^0,5 ]

A ₂ = 0,020

F ₁ = (1 / π) [A ₀ + A ₁ ] = (1 / π) [0.760 + 0,934] = 0,539

F ₂ = (n ‘/ 2π) tan ^-1 A ₂

Во-первых, вычислите tan ^-1 A ₂ в градусах, и он конвертируется к радинам

tan ^-1 A ₂ = tan ^-1 (0,02) = 1,146 ⁰

Значение радиана = 1,146 ⁰ x (π / 180) = 0,02

F ₂ = (n ‘/ 2π) tan ^-1 A ₂ = (8 / 2π) x 0,02 = 0.025

I _с = F ₁ + [(1-2μ _с ) / (1- μ _с )] F ₂ = 0,539 + [(1-2 × 0,3) / (1- 0,3)] x 0,025 = 0,553

I _f можно оценить из таблицы, приведенной в принципах фундаментальной инженерии.

Для μ _с = 0,3, Df / B = 1 / 1,5 = 0,667 и B / L = 1,5 / 2 = 0,75

I _f = 0,755

Фундаментальное поселение

S _e = q ₀ (αB ‘) [(1-μ ² _s ) / E _s ] I _s I _f

в центре основания

S _e = q ₀ (αB / 2) [(1-μ ² _с ) / E _с ] I _с I _f = 175 (4 × 1.5/2) [(1-0,3 ² ) / 10000] x 0,553 x 0,755 = 0,02 м

Осадка фундамента 20 мм.

Ссылка: Принципы проектирования фундамента

Несущая способность неглубокого фундамента

Несущая способность неглубокого фундамента

• Несущая способность
  способность грунта выдерживать нагрузку от фундамента, не вызывая
  разрушение при сдвиге или чрезмерная осадка.

• знак несущей способности (Б.C) и эти единицы как единицы давления тонны / м ² ,
  КН / м ² , кг / см ² , фунт / фут ² и т. Д.
  Подшипник Давление

Определения :

1.

Окончательный B.C (q _ult )

Это валовое давление в
основание фундамента, при котором грунт разрушается при сдвиге. Он не используется для
дизайн, потому что он имеет большую ценность

2.
Сеть
окончательная BC (q _{u net} )

Это чистое увеличение давления
у основания фундамента причина отказа

q _{u чистая} =
q _ult —

γ _DF

Где:

γ _DF
= Избыточное давление на уровне фундамента

q _ult
= Ultimate B.C

q _u
net = Чистый окончательный

до н.э.

3.
Сеть
безопасная несущая способность (q _нс ):

Это давление, при котором
фундамент спроектирован.

q _н.с =

Где:

F.S = коэффициент
безопасность равна от (2 до 5)

4.
Безопасно
Несущая способность (q _с ):

Это означает абсолютный сейф
Несущая способность, использованная в конструкции.

q _с
= Q _гс = q _нс + γD

знак равно
+ γD

5.
Сеть
безопасное расчетное давление q _н.п.

Это чистое давление, которое
почву разносят без увеличения допустимой осадки.

6.
Сеть
допустимое количество до н. э. q _n.all

Это чистое давление, которое
могут использоваться для проектирования фундамента, что гарантирует отсутствие
разрушение при сдвиге или оседание в пределах предела, чтобы выбрать
допустимый Б.C (q _{n. All} ).

Если чистый безопасный расчет
давление более безопасного B.c

q _н.п. >
q _н.с

q _все
= Q _н.с

Если чистый сейф B.C больше, чем
чистое безопасное расчетное давление допустимое значение B.C равно чистому безопасному
расчетное давление.

q _н.с >
q _п.п

q _все
= Q _н.п.

где:

q _н.с
= Чистый сейф B.C

q _н.п.
= Чистое расчетное давление

q _все =
Допустимая чистая BC (Расчетная допустимая BC)

Разрушение при сдвиге :

Провал почвы при
уровень фундамента из-за прочности на сдвиг произошел при увеличении фундамента
нагрузки или уменьшили сопротивление грунта сдвигу.

Произошел отказ сдвига
на многих этапах:

I)

I этап :
Грунт в упругом корпусе и ведет себя как часть фундамента, это еще что,
и за счет увеличения нагрузки выполнила область I, которая называется активной зоной.

II)

II этап :
На этом этапе нагрузка на фундамент воздействует на активную зону и соседний грунт.
Так выполним область, которая называется дугой зоны логарифмической спирали.

III)

III этап :
При увеличении нагрузки выполняется третья часть кривой, в которой почва
в пассивном случае это заставляет сопротивляться неудаче.

Почва разваливается при нагрузке на
рост фундамента и стал больше, чем сопротивление почвы или B.C. почвы. Видеть
Рисунок 1).

В этом случае есть
трехкомпонентный, чтобы противостоять разрушению почвы.

Я)
(P _{, p} ) _γ
= Компонент, произведенный по весу зоны сдвига II, III.

II)
(P _p ) _c
= Компонент, создаваемый когезионным напряжением.

III)
(П. _{, п.} ) _q
= Компонент, произведенный за счет надбавки q.

Несущая способность Терзаги
Теория :

Предположения Терзаги:

Провал для
Теория Терзаги, представленная на рис. (2):

1.
В
основание ступни шероховатое, чтобы предотвратить смещение при сдвиге.

2.
В
основание — неглубокий фундамент, т.е. глубина фундамента меньше ширины
ступни

D _f ≤ B

3.
Сдвиг
сила выше уровня основания стопы незначительна. т.е. C = 0
выше (F.L).

4.

Рассмотрим только добавку, создаваемую как равномерное давление q = γD _F
на уровне фундамента.

5.
В
нагрузка на фундамент вертикальная и равномерная.

6.
В
стопа — длинная полоска стопы.

Как упоминалось ранее.

q _ult = (P _p ) _γ + (P _p ) _c
+ (П _п ) _кв

(P _p ) _γ = Компонент, образованный когезионным напряжением.

(P _p ) _c
= Компонент, произведенный за дополнительную плату q = γD _F

(П. _{, п.} ) _q
= Компонент, произведенный по весу почвы в зоне II, III.

q _ult = C N _c
+ q N _q + 0,50 γ B N _γ

N _c ,
N _q , N _γ
= Безразмерный коэффициент несущей способности зависит от угла сдвига
сопротивление φ.

N _q =

№ _с
=

N _γ
=

К _стр
= = Коэффициент пассивного давления грунта.

Несущая способность A.R.E
Уравнение :

:

1.

.

2.

3.

4.

.

d

d
…

q _ult =
Максимальная несущая способность.

C = когезионный
стресс.

q = Более
давление нагрузки выше (F-L)

= Γ ₁ D _F

γ ₁ =
Удельный вес почвы над (F-L)

γ ₂ =
Удельный вес грунта у основания фундамента

B = Ширина
фундамент

N _c ,
N _q , N _γ = Несущая способность (B.C) коэффициенты зависят от φ (угол
внутреннего трения)

№ _q
= e ^πtanφ . желто-коричневый ² (45 +
)

NC
= (Nq
— 1) кроватка φ

Nγ
= (Nq
— 1) tanφ

Nc,
Nq, Nγ = F (φ
) См. Таблицу (1)

Таблица (2) Значение коэффициента формы

D _F
= Глубина фундамента, показать рис. (4)

Рис. (4), Варианты глубины фундамента

III.
Центральный наклонный

В футляре
наклонной нагрузки R, полученный результат может быть проанализирован на двух составляющих H и V, где:

1.
По
с увеличением угла δ значение несущей способности уменьшалось, где δ = tan ^-1
H / V.

2.
ЧАС
≤

Где A = Площадь фундамента

3.
ДО Н.Э
уравнение становится

q _ult
= C N _C
λ _C i _C + q N _q λ _q
и _q +
γB ^— N _γ λ _γ i _γ

Где:

и _C ,
i _q , i _γ = Факторы наклона

i _q
=

и _γ
=

я _С
= i _q —

H =
Горизонтальная составляющая нагрузки

В =
Вертикальный компонент стопы

φ = угол
внутреннего трения

Особый случай :

Когда φ = 0

cotφ = α

i _q = i _γ
= Я _С = 1

Когда C = 0

i _q =

знак равно

и _γ
=

знак равно

i _C = i _q
—

IV.
Эксцентрик наклонный на ноге наклонный и
эксцентриситет, поэтому мы делаем это так, как упоминалось ранее во II и III.

V.
Влияние поверхности земли
наклон:

Несущая способность почвы
уменьшаются, когда ступня лежит близко от наклона поверхности земли. Видеть
Рис. (4).

Из рис. (5) обратите внимание, что

1.
В
снижение надбавки с q до q ^— , так что значение Nq станет Nq ^— .

2.
В
Поверхность, созданная для противодействия разрушению, L уменьшается и становится L ^—
поэтому Nc уменьшится до Nc ^— .

N γ = как прежде

Где:

, = B.C множители в случае наклонной GS эта функция

F (b / B, D / B, β, φ).Видеть
стол
(3) и уравнение B.C становится

q _ult
= Cλ _C + q λ _q +
γB ^— N _γ
λ _γ

_{Таблица (3) Из кода}

Стол (3)

Пример :

Рассчитайте допустимое значение B.C (q _все )
за доплату фундамент 36 м колес.
глубина фундамента 1,5 м для грунта C φ, где φ = 10 ^o , C = 4 т / м ²
и удельный вес грунта 1,8 т / м ³ , и сравните результаты, если есть
уклоны засыпки при β = 60 ^o , b = 0.

Решить :

1.
φ = 10 ^o из таблицы ……………..
N _c =
8.5

N _q = 2,5

№ _γ
= 0,5

2.

3. q = γD _F = 1,8
1,5 = 2,7 т / м ²

4.q _ult = CN _C λ _C
+ qN _q λ _q +
γB ^— N _γ λ _γ

знак равно
4 8,5
1,15 + 2,7
2,5
1.15+ 1.8 3
0,5
0,85

= 49,16 т / м ²

q _{n ult} = 49,16 2,7 = 46,46 т / м ²

q _все =
= 15. 48 т / м ²

= 1,5 кг / см ²

Для наклона:

Φ = 10

β = 60 ^o

= = 0,5 ……………………….. Из таблицы

= 0

= 6,33

= 0.5

= 0,5

q _ult = Cλ _C + qλ _q +
γBN _γ λ _γ

= 4 6,33
1,15 + 2,7
0,5
1,15 + 1,8
3
0,5 0,85

= 32,96 т / м ²

q _{net ult} = 32,96 2,7 = 30,27

q _все = 30.3/3
= 10,1 т / м ²

= 1 кг / см ²

% снижаться
=

VI. Влияние уровня грунтовых вод (G. W. T):

Рис (6)

VII.

Эффект многослойности:

Чтобы рассчитать B.C для Multi
слой грунта для стопы (Б. Л).

Пример :

Решить :

а.для лапки:

q _экв =

знак равно
= 0,5 кг / см ²

q _{1 все} = 1
кг / см ² q _экв = 0,5 кг / см ²

q _{все конструкции} = 0,5
кг / см ²

б. Для площади:

q _экв =

знак равно
= 1.25 кг / см ²

q _все = 1 кг / см ²
q _экв = 1,25 кг / см ²

q _{все конструкции} = 1
кг / см ²

Глава седьмая — Испытания на проникновение конуса для фундаментов мелкого заложения и насыпей | Конусное проникающее испытание

Ниже приведен неисправленный машинно-читаемый текст этой главы, предназначенный для предоставления нашим собственным поисковым системам и внешним машинам богатого, репрезентативного для каждой главы текста каждой книги с возможностью поиска.Поскольку это НЕПРАВИЛЬНЫЙ материал, пожалуйста, рассматривайте следующий текст как полезный, но недостаточный прокси для авторитетных страниц книги.

49
CPT непосредственно подходит для оценки реакции грунта на
порт мелководных фундаментов и набережных. В соответствии с
результаты исследования (см. рисунок 5), два верхних
основные виды использования CPT со стороны DOTs включают стоянку на набережной.
возможность и исследования фундаментов мостов. В обоих
случаях, CPT сначала используется для определения границ геологической среды.
стратиграфия, слоистость почв и режим подземных вод.После этого цифровые данные подвергаются постобработке, чтобы обеспечить
числовые значения.
В этой главе рассматривается применение проникновения CPT.
данные для (1) расчета величин БК и поселений
фундаментов мелкого заложения и (2) насыпи
стабильность, величина консолидационных расчетов и время
скорость консолидации.
Как отмечалось ранее, CPTu предлагает отличное средство
для профилирования геостратиграфии для определения границ
слои почвы и обнаруживают линзы, тонкие слои и песчаные косы.На рисунке 62 приведен пример записи пьезоконуса для
Строительство моста и набережной DOT в Айдахо. Этот
зондирование проводилось до необычайной окончательной пенетра-
глубина 80 м (262 фута) ниже уровня земли. Исключительный
детализация алевритовой глины с переслаиванием слоев песка и
небольшие стрингеры вполне очевидны.
Результаты нескольких зондирований можно объединить в
поперечные разрезы подповерхностных профилей по предлагаемому кон-
площадь конструкции. Они необходимы для оценки толщины и
протяженность сжимаемых слоев почвы при расчете магнитной
сроки расчетов и срок завершения для
насыпи и системы фундаментов мелкого заложения.Рисунок 63
показывает репрезентативное поперечное сечение, полученное из четырех CPT
промеры на тестовой площадке насыпи с четким указанием
различные слои, обозначенные от A до F, с чередующимися слоями
глин, песков и илов.
НЕБОЛЬШИЕ ФОНДЫ
Для неглубоких оснований результаты CPT могут быть использованы в
один из двух способов оценки несущей способности: (1) рациональный (или
косвенные) методы CPT или (2) прямые методы CPT.
ГЛАВА СЕДЬМАЯ
КОНУСНОЕ ПРОНИЦАЕМОСТЬ ДЛЯ НЕСКОЛЬКИХ ФУНДАМЕНТОВ
И НАБЕРЕЖНЫХ
РИСУНОК 62 Типичное пьезоконусное зондирование для обнаружения слоистости почвы в Сандпойнте, штат Айдахо.

При рациональном (косвенном) подходе измеренная CPT
сопротивления используются для оценки инженерных параметров грунта (c,
, su), которые впоследствии вводятся в традиционную теорию —
уравнения BC. На практике эти решения BC основаны на
в анализе предельного равновесия, теоремы пластичности и каверны.
расширение его деятельности. Совсем недавно стало возможным использовать
численное моделирование с помощью конечных элементов (например,
PLAXIS, CRISP и SIGMA / W) или конечные разности
(е.g., FLAC) с этой целью. Данные CPT могут быть
постобработка, чтобы предоставить соответствующие входные параметры для этих
симуляции. Для расчета осадки фундамента,
результаты CPT проходят постобработку, чтобы получить эквивалент
модуль упругости грунта для использования в теории упругого континуума или альтернативном
естественный подход с использованием параметров сжимаемости в электронном журнале
каркаса, также в сочетании с теорией упругости (Bousi-
nessq) для получения расчетных распределений напряжений под
опора с поверхностной нагрузкой. При прямом подходе CPT показания CPT
используется в рамках методологии, которая дает конечный результат
несущая способность напрямую. Метод может быть основан либо на
по одной из вышеупомянутых теорий или эмпирически
получено из статистических оценок фундамента
представление.
50
Для обоих подходов допустимое напряжение опоры
опора (qallow) получается путем разделения конечной опоры
вместимость (qult) с достаточным запасом прочности (FS): qallow
qult / FS. Использование FS 3 для
мелкие фундаменты.Альтернатива применению
Подход FS — это использование конструкции с учётом нагрузочного сопротивления.
(LRFD). Проще говоря, коэффициент сопротивления (RF) используется
в качестве сокращения: qallow RF qult, где по сути
величина, обратная коэффициенту безопасности, RF 1 / FS. Однако есть
два основных улучшения, предлагаемых LRFD: (1) RF принимает
на разные значения в зависимости от качества и источника
данные, используемые в оценке, и (2) несколько значений RF
используются на различных компонентах расчетной емкости
этоНапример, предположим, что предельное напряжение зависит от
две расчетные составляющие: qult qx qz. Тогда допустимый
Напряжение можно определить как qallow RFx qx RFz qz. В
присвоенные значения RF основаны на показателях риска и надежности.
Подробности подхода LRFD приведены в Goble (2000).
Рациональное или косвенное тестирование на проникновение через конус
Подход для неглубоких фундаментов
Для рационального подхода CPT предельная пластичность BC решает
решения Vesic´ (1975) и упругого континуума (Harr
РИСУНОК 63 Подповерхностный разрез, полученный в результате пьезоконусных зондирований на
Набережная Трепорти (Готтарди, Тонни, 2004).

51
1966; Poulos and Davis 1974) для смещения фундамента
будут приняты здесь.
При проблемах BC обычно обращаются к
кратковременная загрузка глин и илов в предположении
недренированных условий, в то время как осушенные условия загрузки
Принято решение для песков и щебня. Технически, как-
В любом случае, все почвы являются геологическими материалами и, следовательно,
осушенная нагрузка в конечном итоге будет применяться к глинам, илам, пескам,
и очень старый гравий. Недренированное состояние
будет критическим случаем для опор, расположенных на мягких глинах
и ила из-за относительно высокой скорости загрузки относительной
к низкой проницаемости этих грунтов; следовательно, объем-
Величина деформации равна нулю (V / V0 0).Однако для чрезмерного утешения-
спроектированные материалы, осушенные или недренированные
может оказаться критическим случаем; поэтому оба должны быть
проверено при анализе. Для условий статической нагрузки
с участием песков, относительно высокая проницаемость позволяет
осушенный ответ (u 0). В случае сейсмической нагрузки
песков, однако недренированный BC может произойти
перо во время сильных землетрясений, особенно при разжижении
имеет место. Во всех случаях дренированный и недренированный расчет BC
Все дела идут таким же образом.Слитый и недренированный
случаи считаются экстремальными граничными условиями;
однако вполне вероятно, что промежуточные условия дренажа
могут возникнуть (т. е. частично осушенные, частично недренированные).
В условиях недренированной нагрузки надежная опора
напряжение для неглубоких опор и матов, расположенных на ровной поверхности
можно рассчитать как:
qult * Nc su (46)
где коэффициент несущей способности * Nc 5,15 для ленточного фундамента
и * Nc 6.14 для квадратных и круглых фундаментов. В
значение сопротивления недренированному сдвигу (su) принимается как среднее
от отметки опоры на глубину, равную одной опоре
ширина (меньший размер B) ниже основания
фундамент.Режим простого сдвига (suDSS) подходит и
следует рассчитывать с использованием трехуровневой иерархии, так как
ругали ранее.
Для осушенных БС фундаментов мелкого заложения, где c 0,
соответствующее уравнение:
qult 1–2 B *
* N
(47)
где коэффициент подшипника * N
является функцией эффективного стресса
угол трения () и форма опоры (см. Рисунок 64). в
корпус прямоугольной формы, размеры в плане — длина
(обозначается «c» или «A») и шириной (обозначается «d» или «B»). В
соответствующее значение удельного веса грунта (*
) зависит от
глубина залегания грунтовых вод (zw) относительно несущего уровня
ция фундамента. Если фундамент имеет ширину B и выдерживает
на глубине ze ниже уровня земли рабочий вес единицы
можно определить следующим образом:
1. ze zw, затем: *

сидел
ш
эффективный удельный вес
(также, погруженный или
плавучесть единицы веса)
2. zw (ze B), тогда: *

всего, где
общее

сухой для песков; все же
общее

сидел в глине с
капиллярность
3. ze
zw
(ze B), тогда: *

общее
w [1
(zw ze) / B]
РИСУНОК 64 Коэффициент несущей способности для фундаментов мелкого заложения при дренированной нагрузке (Vesic´
Решение).

При соответствующем FS определяется приложенное напряжение q.
и используется для оценки смещения фундамента при
рабочие нагрузки.Для простого случая гибкого прямоугольного
фундамент, опирающийся на поверхность однородного слоя (мод-
улус E, постоянный с глубиной), имеющий конечную толщину,
упругое континуальное решение для смещения центральной точки
(sc) это:
(48)
где эквивалентный модуль упругости и коэффициент Пуассона равны
надлежащим образом принимается для любых недренированных условий (без
диатесной деформации) или осушенных поселений (из-за первичного
укрепление). То есть использование является синонимом
e-logv подход в контексте набора рекомпрессии
элементы из-за тесной взаимосвязи D и E,
плюс стандартное использование теории упругости для расчета
распределения напряжений (Fellenius 1996, обновлено 2002).Dis-
факторы влияния размещения на различные искажения записи
клубки длины «c» и ширины «d» даны Харром (1966).
и показан на рисунке 65 для сжимаемого слоя толщиной
â € œh.â € Кроме того, приблизительное решение с использованием электронной таблицы
интегрирование уравнения Буссинеска также дается
метод, описанный Mayne и Poulos (1999), с
отличное согласие.
Дополнительные переменные, которые могут быть учтены в оценке-
возникновение смещений под мелкими подошвами и
маты включают: (1) модуль упругости почвы увеличивается с глубиной (т.е.е.,
«Грунт Гибсона»), (2) жесткость фундамента, (3) заделка,
и (4) приблизительная нелинейная жесткость грунта с нагрузкой
уровень. В упрощенном подходе Mayne и Poulos (1999)
показали, что первые три из этих факторов могут быть
выражается:
s
д д я в
Ec
ЧАС
s
знак равно
â ‹… â‹… â ‹… − () 1 2
52
(49)
где de диаметр эквивалентного круглого фундамента в
площадь плана [AF c d (0,5de) 2], коэффициент IGH смещения-
фактор влияния, модификатор IF для относительного основания
гибкость, модификатор IE для встраивания фундамента и
Эсо модуль упругости грунта на высоте опорной части фундамента
основание.Соответствующие термины определены в Таблице 5 с помощью эластичного
Фактор влияния смещения для однородных по Гибсону-
тип грунта показан на рисунке 66.
Анализ может проводиться как эквивалентный упругий анализ.
используя соответствующий модуль (например, D E на Рисунке 33) или
приближенный нелинейный подход может быть применен путем принятия
s
д д я я я в
Ec
e GH F E
так
знак равно
â ‹… â‹… â ‹… â‹… â ‹… − () 1 2
РИСУНОК 65 Факторы влияния смещения для гибких
нагружение прямоугольной поверхности над конечным слоем.
УСТАНОВКА / СКРАМЕР НОТАУКА ВРАЩАЮЩАЯСЯ РОМРТА
Модуль упругости грунта Es Es = Eso + kEâ ‹… d Eso = модуль упругости у основания
высота подшипника,
kE = Î ”Es / Δ z = ставка
параметр,
d = эквивалентный диаметр, и
Однородный случай: kE = 0
Нормализованный Гибсон
Оценивать
βG = Eso / kEâ ‹… d: esac suoenegomoH βG â †’ ∞

Эластичный
Смещение
Фактор
2
) / (
235.0
β
56,0] 1 [] [
1
8.0 ++
â ‰ ˆ
dh
GH
грамм
я

Для конечных однородных
Грунты типа Гибсона, где h =
толщина сжимаемого
слой
фундамент
Модификатор жесткости
KF
KF
= коэффициент жесткости фундамента
3) () (
) (а
т
E
E
avs
FDN
â ‹… =,
EFDN = модуль упругости фундамента,
t = толщина фундамента,
a = ½, и
d = радиус опоры
фундамент
Встраивание
Модификатор) /6.1) (4.0½22.1exp (5.3
11
е
E
zd
я
+ ∠’
−⠉ ˆ
ze = глубина заделки
F
F K
я
106,4
1
4+
+ â ‰ ˆ
Ï €
ТАБЛИЦА 5
УСЛОВИЯ РАСЧЕТА ПЕРЕМЕЩЕНИЙ ОБЪЕМНОГО ФУНДАМЕНТА

53
модифицированный гиперболический алгоритм уменьшения модуля с
уровень нагрузки, как описано ранее (см. Рисунок 32).Здесь величина подвижного напряжения сдвига (/ max) может быть
оценивается как уровень приложенной нагрузки до предельного напряжения от
расчет BC, который равен обратному расчетному
Расчетный коэффициент безопасности: q / qult 1 / FS. Объединяя этот аспект
в обобщенное уравнение дает:
(50)
где показатель g можно считать порядка
0,3 0,1 для нефтеносных песков и мелкозернистых илов и
глины от низкой до средней чувствительности. Этот подход был
успешно используется при прогнозировании опор на песках (например,грамм.,
Fahey et al. 1994; Mayne 1994) и глины (например, Mayne 2003).
Подходы к тестированию с прямым проникновением в конус
для фундаментов мелкого заложения
Сопротивление точки CPT является мерой предельной прочности.
почвенной среды. Следовательно, с помощью эмпирического метода —
логики и / или экспериментальные исследования, прямая связь
между измеренным CPT qt и основанием BC (qult) имеет
разыскивались (например, Sanglerat 1972; Frank and Magnan 1995;
Лунн и Кивени 1995; Эслами 2006). Здесь два метода
будут представлены: по одному для песков и глин.Для неглубоких оснований на песках Schmertmann (1978a) предварительно
передает прямую связь между qult и qt (показано на
Рисунок 67), если выполняются следующие условия:
Относительно глубины (ze) и размера (B) заделки фундамента:
• Когда B 0,9 м (3 фута), глубина заложения составляет 1,2 м (4 фута).
• Если B 0,9 м (3 фута), то глубина заложения составляет 0,45 м.
1–2 B [или ze 1,5 1–2 B (футы)].
s
д д я я я в
E q qc
e GH F E
g =
â ‹… â‹… â ‹… â‹… â ‹… −
â ‹… −
()
[ ( / ) ]Максимум
1
1
2
ульт
Для диапазона измеренных сопротивлений наконечника конуса 20 кварт
160 тсф, предельные напряжения BC можно приблизительно определить следующим образом:
Квадратный фундамент: qult 0.55 атм (кварты / атм) 0,785 (51)
Ленточные опоры: qult 0,36 атм (кварт / атм) 0,785 (52)
где эталонное напряжение атм, равное одной атмосфере (1 атм
100 кПа на 1 тсф).
Для неглубоких оснований на глинах Tand et al. (1986) определил
параметр Rk выглядит следующим образом:
(53)
которое получено из рисунка 68. Член Rk зависит от
коэффициент заделки (He / B), где He глубина заделки —
мент и ширину фундамента B, а также
глина цела (верхняя кривая) или трещиноватая (нижняя кривая).
R q
qk
т во
т во
знак равно
∠’
∠’
ул

РИСУНОК 66 Фактор влияния смещения для конечных однородных
Грунт Гибсона для неглубоких круговых фундаментов и матов.РИСУНОК 67 Прямая зависимость предельного напряжения подшипника и
CPT измерил напряжение наконечника в песках (по Schmertmann 1978a).

Перестановка, BC для фундаментов мелкого заложения на глине
становится:
(54)
Для непосредственной оценки осадки фундаментов при работе
нагрузок по CPT, был предложен ряд методов (например,
Meyerhof 1965; Schmertmann 1970; Лунн и Кивени
1995). Многие из этих подходов представляют собой форму эластичного
Обычное решение, описанное ранее, где используется сопротивление CPT
для обеспечения прямой оценки модуля посредством:
D E qt (55)
или альтернативная форма: D c (qt vo), как обсуждалось ранее.
езависимо.Примечательно, что поскольку qt на самом деле является мерой силы,
использование одного и того же измерения для оценки жесткости
отметил широкий диапазон значений от 0,4 до
q R q
vo k t voult = + â ‹… − ()
54
органические глины (Frank and Magnan 1995), 1

10 для
глины и пески (Mitchell and Gardner 1975), до 40
для песков OC при низких относительных плотностях (Kulhawy
и Mayne 1990). Использование Gmax для получения соответствующего
жесткость, следовательно, может быть более оправданной (например, Fahey
и другие. 1994).
Пример использования Footing
Можно представить тематическое исследование, чтобы показать приблизительную
нелинейный отклик нагрузки-смещения-емкости из уравнения.50.
Результаты взяты из программы нагрузочных испытаний с участием больших
квадратные опоры на песке по сообщениям Брио и Гиббенса
(1994). Большая северная опора (B 3 м) может использоваться с
данные SCPT, проведенные транспортной службой штата Луизиана.
Исследовательский центр, по данным Tumay (1997) и ранее
показано на Рисунке 69. Сайт расположен по адресу Texas A&M Uni-
разнообразие и подстилаются чистыми песками примерно до 5-6 м,
из-за чего пески становятся слегка илистыми и глинистыми с
глубина. Уровень грунтовых вод составляет около 5 баллов.Глубиной 5 м. Повторно
Результаты испытаний сейсмического конуса указывают на то, что
Среднее значение сопротивления конуса конуса qc (средн.) 7,2 МПа
(72 тсф) и средняя скорость поперечной волны Vs (средн.) При прибл.
Маты 250 м / с.
Процедура расчета подробно описана на рисунке 70. Использование
прямой подход Шмертмана CPT из уравнения. 51, окончательный
Напряжение опоры сопряжения рассчитывается как qult 1,6 МПа (16,6 тсф).
В качестве альтернативы данные CPT могут быть подвергнуты постобработке для определения:
получить эффективный угол трения напряжения 40,1º, который
определяет qult 1.7 МПа (17,7 тсф) из раствора Vesic BC
из уравнения. 47. Начальная жесткость Emax получается из
измерения скорости поперечной волны и могут быть использованы в уравнении. 50
для построения кривой на Рисунке 70. Показано хорошее соответствие
по сравнению с измеренным откликом от нагрузки на смещение
основания.
РИСУНОК 68 Прямой метод CPT для определения предельной
несущие нагрузки на глину (Танд и др., 1986).
РИСУНОК 69 Результаты испытаний сейсмического конуса на экспериментальном полигоне Texas A&M.

55
УСТОЙЧИВОСТЬ НАБЕРЕЖНОЙ И РАСЧЕТЫ
В геотехнической практике анализ устойчивости насыпи-
Обработка материалов осуществляется с помощью анализа предельного равновесия, обычно
с помощью процедур поиска методом проб и ошибок в компьютерном программном обеспечении
коды, такие как UTEXAS4, GeoSlope, STABL и другие.Расчеты, возникшие в результате первичной консолидации
подстилающий мягкий грунт рассчитывается по одномерному
теории консолидации, чтобы оценить как их величину, так и
время скорость поведения. Ключевые преимущества использования CPTu
для расчета осадки насыпи включают: (1)
возможность получения непрерывного профиля OCR в мягком
земля, и (2) оценка на месте cvh от диссипации
тестирование.
Смещения под насыпями
Для насыпей на мягком грунте принято
используйте теорию упругости для расчета величины недренированных
искажение (немедленные смещения), как подробно описано Футтом
и Лэдд (1981).Эти перемещения определяются в
таким же образом, как описано ранее для неглубоких опор,
но применяйте факторы влияния смещения, которые учитывают
боковые откосы и высота насыпи. Жесткость
оценивается по модулю упругости недренированного грунта (Eu) и коррозии.
отвечает u 0.5.
Расчет консолидационных расчетов можно продолжить.
аналогичным образом, используя теорию упругости с соответствующими
факторы влияния вытеснения (Poulos and Davis 1974) и
дренированная жесткость (E) и дренированный коэффициент Пуассона (), про
при условии, что приложенные напряжения насыпи не превышают
естественные напряжения предварительного уплотнения: vo v
п.На
центр насыпи, полное вертикальное смещение —
инструменты для недренированной деформации и дренированных первичных консолей.
осадки, а также дополнительные смещения, приводящие к
от длительной ползучести, тогда рассчитываются по формуле:
[недренированное искажение] [осушенные осадки] [вторичное сжатие]
(56)
Расчет долговременных перемещений, вызванных
ползучесть можно оценить по:
(57)
где z толщина ползучего слоя, время t,
и коэффициент вторичной консолидации Ce. Обширный
лабораторные испытания на различных почвах показали, что отношение Ce / Cc составляет
константа для данной почвы NC (Mesri 1994; Leroueil and Hight
2003), в том числе Ce / Cc 0.025 0,01 для песков, Ce / Cc
0,04 0,01 для неорганических глин и илов и до Ce / Cc
0,06 0,01 для органических материалов. Та же константа также
применяется к этой почве в переуплотненных государствах, но использует
индекс рекомпрессии в соотношении; то есть Ce / Cr 0,04 для
неорганические глины.
В случае нагружения насыпи, когда наложенные
нагрузки грунта превышают напряжения предварительного уплотнения, либо
специальный метод, описанный Шмертманном (1986), может
или же обычные расчеты для одно-
размерное уплотнение за счет первичных оседаний:
Осушенные поселения:
(58)
CPTu особенно подходит для работы на месте и в непрерывном режиме.
Профилирование эффективного напряжения предварительного уплотнения (p) и
соответствующие OCR с глубиной, таким образом помогая в более определенном
активный расчет расчетов.Напротив, определение OCR
от тестирования эдометра и / или консолидометра, скорее,
ограничено, так как только дискретные точки получаются в ограниченном количестве
из-за высоких затрат на отбор проб, время и лабораторные
s
C
е
z
C
е
zc
р
о
c
п
vf = +
â ‹… â‹… +
+
â ‹… â‹… () log () () log (1 1 OCR /) p
s
C
е
z te
о
ползучесть = +
â ‹… â‹

() журнал () 1
s
д д я в
E
д д я в
E
sc
H u
ты
ЧАС
знак равно
â ‹… â‹… â ‹… −
+
â ‹… â‹… â ‹… −
+

() () 1 12 2
слизняк
РИСУНОК 70 Расчетный и измеренный отклик большого квадратного основания площадью 3 м на песчаном участке Техасского университета A&M.

бюджетов на тестирование. Кроме того, эффекты возмущения образца имеют тенденцию
опускать и сглаживать кривые e-logv и предполагать значения доходности
которые ниже истинных p-профилей in situ (Davie et al. 1994).
Устойчивость набережной
Анализ устойчивости насыпей включает: (1) оценку
условия мягкого грунта под большими насыпями, и (2)
Сама построенная набережная с адекватными боковыми откосами
и использование подходящих материалов для заполнения почвы. Для лежащих в основе нац-
Уральский мягкий грунт, CPTu может обеспечить профиль пред-
напряжение консолидации, которое контролирует недренированный сдвиг
прочность для анализа устойчивости:
suDSS 0.22 п (59)
это относится к OCR
2, как описано ранее.
Для контроля построенных заливок CPTu можно использовать как
мера контроля качества и гарантии качества. Это
возможно, выгодно, когда большие заливки выполняются с использованием
гидравлический процесс заполнения (например, Yilmaz and Horsnell 1986).
Поведение скорости движения
Большие площадные насыпи и насыпи на мягких
земле может потребоваться много времени для завершения первичного
56
консолидация продолжительностью от месяцев до десятков лет,
в зависимости от толщины консолидирующего слоя коэф-
наличие возможности уплотнения и наличие дренажных путей.Результаты зондирования CPTu могут предоставить информацию о
толщина слоя, наличие нижних слоев дренажа песка и
обнаружение песчаных линз или стрингеров, которые могут способствовать
укрепление. Тестирование рассеяния света CPT by помогает оценить cvh
необходимо в одномерном темпе консолидации, анали-
sis, а также расчетное расстояние между вертикальными фитильными дренажами,
песчаные стоки или каменные колонны, которые могут потребоваться
инженер-геолог для ускорения процесса консолидации.
Время завершения одномерного консолида-
цию для дважды дренированного слоя почвы (верхний и нижний) можно
по оценкам:
t телевизор hp2 / cv (60)
где ТВ 1.2 фактор времени (при 96% консолидации
по сути «завершено») из одномерного вертикального
уплотнение и длина дренажного тракта высокого давления (половина
толщина слоя для двойного дренажа). Факторы времени для других
процентные степени уплотнения даны Хольцем и
Ковач (1981) с приближениями, цитируемыми как:
U
60%: Tv 0,785 (U% / 100) 2 (61a)
U 60%: Tv 1,781 0,933 log (100 U%) (61b)

% PDF-1.4
%
187 0 объект
>
эндобдж

xref
187 74
0000000016 00000 н.
0000002674 00000 н.
0000002835 00000 н.
0000002871 00000 н.
0000003417 00000 н.
0000003444 00000 н.
0000003583 00000 н.
0000003732 00000 н.
0000004010 00000 н.
0000004327 00000 н.
0000004576 00000 н.
0000005004 00000 н.
0000005433 00000 п.
0000006224 00000 н.
0000006558 00000 н.
0000006827 00000 н.
0000007082 00000 н.
0000007196 00000 н.
0000007308 00000 н.
0000007780 00000 н.
0000008049 00000 н.
0000008731 00000 н.
0000008758 00000 н.
0000009344 00000 п.
0000010108 00000 п.
0000010553 00000 п.
0000011034 00000 п.
0000011694 00000 п.
0000011836 00000 п.
0000011863 00000 п.
0000012559 00000 п.
0000013364 00000 п.
0000014113 00000 п.
0000014245 00000 п.
0000014639 00000 п.
0000014815 00000 п.
0000015610 00000 п.
0000015901 00000 п.
0000016318 00000 п.
0000016786 00000 п.
0000016856 00000 п.
0000016973 00000 п.