Несуча здатність ґрунту: навіщо потрібний показник і як його визначають

Ґрунт має важливі властивості, які з’ясовують до початку будь-якого будівництва. До ключових характеристик відноситься і несуча здатність грунту, пов’язана з параметрами будинку, що зводиться. Розбираємось, як визначається цей параметр, яким буває, що впливає на його величину і як визначити його на ділянці.

Фундамент закладається з урахуванням ґрунту Джерело zabivniesvai.ru

Про фізичний сенс

Несуча здатність (НС) того чи іншого ґрунту показує, яке навантаження він здатний витримати, зберігаючи свою первісну структуру. Одиницями виміру може бути три величини:

• Ньютон на кв. см, Н/см².
• Мегапаскалі, МПа.
• Кілограм-сила на 1 кв. см, кгс/см².

Дані про СР різних грунтів оформляються у вигляді таблиць такого змісту:

• Середні СР різних за структурою грунтів, кгс/см².
• Допустимий тиск на ґрунт, кг/см².
• Розрахунковий опір різних ґрунтів, кгс/см². Розрахунковий опір – це, фактично, інша назва для СР.

Знання НС та можливого максимального навантаження використовується для вибору типу фундаменту, можливість закладання підвалу, облаштування цокольного поверху.

Розрахунковий опір ґрунтів Джерело tildacdn.com

Від чого залежить СР

Несуча здатність дозволяє правильно задати площу опори будівлі на ґрунт. Зрозуміло, що чим гірше ґрунт витримує тиск, тим більше буде площа фундаменту, або тим більше буде перетин з/б паль.

Характеристики СР – це параметри ґрунту, і вони залежать від його структури (типу), щільності та вологості. Насправді велику роль грає вологість. Насиченість ґрунту вологою залежить від рівня ґрунтових вод; зі збільшенням вологості СР знижується в рази.

Зниження якості ґрунту відбувається не завжди: надмірна вологість ніяк не погіршує характеристики середньо- та крупнозернистого піску. Значення щільності також визначає рівень несучої здатності та будівельні перспективи даної території.

Результат осідання фундаменту Джерело comments.ua

Зі збільшенням глибини щільність ґрунту підвищується завдяки тиску вищих шарів. Тому при використанні пальового фундаменту вистачить і несучої здатності піску в тому випадку, коли палі спиратимуться на глибокий щільний пласт.

Самостійне визначення СР землі на ділянці: щільність та вологість

Несуча здатність, як і геологія, відрізняється від наділу до наділу. Щоб визначити її величину, проводять кілька тестів на щільність, вологість та структуру ґрунту. Визначити густину землі під ногами можна оцінним способом, без залучення будь-якого обладнання.

Для висновків про щільність достатньо пройти по землі (тільки не вже втоптаною стежкою) і оцінити результат, який може прийняти такий вигляд:

• На щільному грунті сліди будуть помітні, без чітких обрисів.
• Якщо щільність середня, залишиться ланцюжок неглибоких (до 0,5 см) слідів.
• У пухкому грунті сліди глибокі, виразні.

Щоб визначити рівень насиченості землі водою, необхідно закласти свердловину ручним буром або викопати яму (1-1,5 м), і поспостерігати за нею. У сухих та маловологих місцях яма залишається сухою. Якщо ж з’являється вода, це говорить про високий рівень ґрунтових вод.

Визначення СР на ділянці будівництва: характер ґрунту

Тип (структурні особливості) землі береться до уваги при проектуванні фундаменту майбутньої будови. Існують таблиці, що пов’язують вологість та щільність з розрахунковим опором різних видів піску, глин та інших ґрунтових матеріалів.

Якщо дільниці не проводилися геологічні дослідження, питання, як визначити несучу здатність грунту, вирішується вивченням зразків. З’ясувати, з чого складний ґрунт, допоможуть такі розпізнавальні прийоми:

• Великий та дуже великий пісок. Зерна досягають розміру 1,5-2 мм, можливі вкраплення сторонніх мінералів.
• Середньозернистий пісок. Піщини добре помітні, не перевищують 0,25-0,5 мм.

• Дрібний пісок. Піщини до 0,25 мм важко розрізнити, маса з легкістю розсипається в руках.
• Пилоподібний пісок (пливун) нагадує борошно. Це найгірша основа для фундаменту, вона має найменшу несучу здатність.
• Супесь. Пісок із добавкою глини (до 10%). У змоченому вигляді жменя землі скочується в кулю.
• Глина. Куля вологого ґрунту легко плющиться в коржик з рівним краями. Несуча здатність глини перевищує НС піщаних ґрунтів.

Акуратного поводження вимагає лес і лісоподібні грунти. Вони відрізняються пористістю, тому легко розмиваються водою і піддаються осаду під тиском. На таких ділянках обов’язково проводять трамбування.

Всі типи грунтів мають розрахунковий опір, це табличне значення. Для попередніх (спрощених) прикидок використовують приблизне значення СР: 2 кг/см².

Глинистий ґрунт на ділянці Джерело donbeton.pro

Як визначити, чи достатня обрана площа фундаменту

Щоб зрозуміти, чи витримає земля вага конкретної будівлі (достатня площа фундаменту), роблять такі операції:

• Визначають тип ґрунту, за таблицями знаходять його несучу здатність.
• Визначають загальну масу будинку: фундаменту, стін та перегородок, покрівлі. Дані модно взяти з проекту, якщо вже вибрано матеріал стін та інших конструкцій. Не можна забути вагу конструкцій, що несуть, і навіть майбутньої обстановки.
• Підсумкову масу ділять на СР (опірність), можна взяти приблизне значення.

Якщо в процесі обчислень виявилося, що СР недостатня для такої споруди, необхідно вживати заходів. Найчастіше вирішують збільшити площу стрічкового фундаменту; іноді вибирають практичне рішення: заливають монолітну плиту на стрічці.

Закладка фундаменту Джерело tvoystroy.ru

Корисне відео

Висновок

Несуча здатність ґрунту використовується при проектуванні будь-якої споруди. Знаючи характер землі на будмайданчику, можна знайти СР самостійно або взяти табличне значення (якщо є результати геології). СР дозволяє перевірити достатність параметрів фундаменту для даної ділянки.

Несуча здатність грунту

Грунт є сильно нелінійним, неоднородним, анізотропним середовищем, яке важко вивчити та точно математично описати – словом, це складне для аналізу середовище. Якщо ми додатково врахуємо введені в нього вертикальні елементи (наприклад, палі/колони CMC або колони DSM) з набагато більшою жорсткістю, які призначені для зміцнення ґрунту, справа ускладнюється. Крім того, слід пам’ятати про стандартні положення, які в даний час вимагають імовірнісного підходу та використання часткових факторів безпеки, вже можна загубитися.

Для підсиленого елементами ґрунту необхідно перевірити граничні стани несучої здатності та експлуатації. На практиці, коли йдеться про зміцнення ґрунту, проектування та планування, велика увага приділяється оцінці осідань, оскільки загальною метою зміцнення ґрунту є зменшення осідань та деформацій конструкції. Важливим для забезпечення несучої здатності є відповідна міцність армуючих елементів (несуча здатність конструкції), а також запобігання пошкодженню, надмірній деформації або неконтрольованому зміщенню армованої основи ( несуча здатність) . У статті представлені можливі методи перевірки геотехнічної несучої здатності підсиленої елементами основи.

2. Розрахунок несучої здатності грунту, підсиленого жорсткими елементами – проста, але складна формула

Загальну проектну несучу здатність для підсиленого жорсткими елементами ґрунту можна описати формулою, прийнятою зараз для проектування новим Єврокодом 7, частина 3 (prEN1997-3):

Формула лише на перший погляд здається простою, насправді її застосування вимагає ретельного аналізу всієї моделі з урахуванням взаємних впливів окремих елементів зміцненої основи та врахування всіх потенційних механізмів руйнування із сумісними переміщеннями. При зміні розташування елементів і навколишнього грунту, при наявності розподільчого шару, при зміні навантажень або зменшенні параметрів міцності розподіл навантаження на елементи і грунт між ними змінюється. Більше того, втрата несучої здатності елементів відбуватиметься в шарі, в якому знаходяться стопи елементів, тоді як грунт досягне граничного стану на більш високому рівні (Рис. 1).

Спрощені методи перевірки несучої здатності, які описані нижче, практикуються і дозволяють швидко перевірити граничний стан, але використання більш досконалих методів дозволяє оптимізувати проектне рішення.

3. Крайні випадки

Проектувальник має право спростити формулу, коли аналізована ситуація це дозволяє. Якщо ми нехтуємо несучою здатністю елементів і несуча здатність грунту виявляється достатньою для проектних навантажень, питання щодо фундаментів спрощується наступним чином:

У цій ситуації ми опинимось у т. зв. “Домен 2” (ASIRI; 2012), де колони призначені лише для зменшення осідання, у цій ситуації, беручи до уваги лише несучу здатність / стійкість спорудженої конструкції, колони не потрібні.

Другий крайній випадок може бути використаний в випадках без розподільчого шару, де оголовок елементу безпосередньо підтримує жорсткий фундамент. Тоді в розрахунках може не враховуватися несуча здатність грунту між колонами, але потрібно зауважити, що елементи здатні нести повне навантаження. Потім перевірка несучої здатності основи буде проводитися за формулою, аналогічною формулі для фундаментів на палях:

Крайні випадки відносно прості, але часто потрібно враховувати як несучу здатність грунту, так і несучу здатність елементу.

4. Спрощений метод

Для перевірки несучої здатності ґрунту часто застосовується спрощений метод, метою якого є демонстрація того, що виконуються рівняння рівноваги сил і що проектна потужність не перевищується як в елементах, так і в грунті між ними. Тому необхідно продемонструвати, що:

– одиничне навантаження, що передається на грунт між елементами, не перевищує проектної несучої здатності грунту,

– навантаження на колону не перевищує несучої здатності елементу по матеріалу чи грунту,

– зосереджене навантаження, що передається на оголовок елементу, не перевищує допустиме напруження через граничні напруження над оголовком елементу – в системі з розподільчим шаром, визначеним на основі механізму Прандля або арочного механізму,

– підтримується баланс сил.

Цей метод можна застосовувати за допомогою аналітичних, емпіричних та чисельних методів, на практиці їх часто комбінують.

Більш досконалі методи вимагають більш глибокого аналізу, але детальна оцінка несучої здатності основи дозволяє отримати більш оптимальне рішення. Цього напрямку дотримуються переважно інженери з досвідом, що дозволяє їм, перш за все, правильно підібрати програму випробувань ґрунту, а також оцінити надійність методу та моделі, що використовуються в даних гідро-геологічних умовах.

5. Особливий випадок насипу – втрата несучої здатності та стійкості

Насип є особливим випадком, коли необхідний аналіз глобальної стабільності системи. При проектуванні насипу стійкість слід перевіряти, використовуючи підхід розрахунку “3”, наприклад, використовуючи стрічкові методи, враховуючи відповідні коефіцієнти навантаження та відповідні коефіцієнти зниження міцності. Умовою використання елементів при розрахунках стійкості є забезпечення їх внутрішньої несучої здатності шляхом перевірки необхідності та, можливо, проектування відповідного армування з використанням проектного підходу “2*”, оскільки зламаний або розірваний елемент не перешкоджає насипу втратити стабільність.

У випадку, коли стабільність конструкції не задовольняється для ґрунту без елементів, може бути проведений аналіз, при якому елементи в ідеалі замінюються силою, яка приходить на їх оголовки (рис. 2). На практиці використовуються також інші методи аналізу стійкості, за допомогою яких глобальна стійкість у випадку насипів, підсилених бетонними/ ґрунтоцементними елементами (таких як, наприклад, елементи DSM або елементи СМС), буде безпосередньо пов’язана з вигином та міцністю на зріз цих елементів.

6. Вдосконалена перевірка несучої здатності

Програми з використанням методу скінченних елементів ще не є досконалими, але ця галузь розрахунків швидко розвивається і стає найпотужнішим інструментом проектування не тільки в геотехніці.

Вони дають широкий спектр детального аналізу, і, отже, стають інструментами для оптимізації геотехнічних рішень. Важко судити, коли їх використання буде настільки надійним, як добре перевірені аналітичні чи емпіричні методи. Однак, розглядаючи можливості, які пропонує МСЕ, важко заперечити, що за допомогою відповідних числових моделей можна було б визначити точну геотехнічну несучу здатність всієї системи елементів та навколишнього ґрунту. Такий аналіз може відображати механізм руйнування, включаючи літологічну мінливість, мінливість навантаження, крайніх ділянок, нелінійні явища, перерозподіл навантаження та інші. Таким чином, можна визначити запас міцності конструкції, використовуючи рекомендований обчислювальний підхід (наприклад, додаткові навантаження або поступове зменшення параметрів міцності).

7. Підсумки

Стаття заснована на ASIRI – Рекомендації щодо проектування, будівництва та контролю підсилення грунту за допомогою жорстких включень 2012 та проект переглянутої версії Єврокоду 7 prEN1997-3, однак, включає одну вибрану частину верифікації проекту та лише вибрані методи. Слід підкреслити, що для зміцнення основи жорсткими елементами також дуже важливо перевірити структурну несучу здатність. Крім того, проект підсилення ґрунту також має включати перевірку граничного стану використання та впливу осідання / деформації підсиленої основи на конструкцію, що проектується.

Несуча здатність грунтів

Грунт – це те, без чого не може існувати жодна земельна ділянка. Саме на ньому стоїть будь-якя будівля. Тому важливо всебічно дослідити ґрунт, щоб мати уявлення з якими елементами доведеться мати справу у ході будівельного процесу. Однією з найважливіших характеристик ґрунту є його несуча здатність. Простіше кажучи – це здатність того чи іншого по виду грунту витримувати різні ступені навантаження. Подібна інформація повинна бути неодмінно отримана перед початком будь-яких робіт по будівництву об’єкта. Тільки так у вас буде міцна, довговічна і надійна споруда. Тому що за даними відомостями правильно підбирається тип фундаменту, матеріали для нього, а, значить, готова підстава не буде валитися або деформуватися. Чим нижче якість ґрунту, тим він гірше буде витримувати навантаження важкого фундаменту. Отже, в такому разі основа повинна бути більше за площею.

Є кілька складових, які можуть позитивно або негативно вплинути на несучу здатність грунтів. Цими складовими виступають тип ґрунту, кількість вологи в ній, а також ступінь щільності. Волога – це, напевно, один з найбільш впливових факторів. Чим більше рівень грунтових вод в ґрунті, тим нижче буде несуча здатність грунту.

Несучу здатність потрібно правильно визначити шляхом обчислень. Для цього обов’язково варто вдатися до допомоги кваліфікованих фахівців нашої компанії. У нас ви можете замовити дослідження як комплексно, так і окремо.

Визначення несучої здатності грунтів не виконується на порожньому місці. Цій процедурі передують інші важливі етапи. В першу чергу необхідно вивчити всі перераховані вище фактори – тип ґрунту, його особливості, щоб мати максимум характеристик. Для цього потрібно провести геологічне дослідження, зокрема, взяти проби з пробурених свердловин для лабораторних аналізів і тестів.

Ціна виконання геологічних робіт від 490 грн за метр при глибині до 8 метрів! Звертаємо увагу, що на сайті ціни орієнтовні.

Коли стали відомі результати лабораторних аналізів, в першу чергу увага звертається на тип грунту. Саме від нього залежить правильність визначення несучої здатності грунту. Існує кілька типів грунтів:

• скелясті – відрізняються великою міцністю, не промерзають;
• піщані можуть відрізнятися в залежності від розмірів піску – великого, середніх розмірів або дрібного. Також піщані ґрунти поділяються на маловологі та вологі;
• глинисті також мають кілька підвидів залежно від кількості піску в них. Це чисто глинисті, суглинні (близько 30% глини) і супіски (тільки 20% глини, а решту – пісок).

Як правило, суху глину відносять до найбільш сприятливих і стійких типів грунту. Але і на територіях з іншими типами грунту також можна зводити конструкції, головне – вибрати правильний тип фундаменту.

Кожному з цих видів властива своя міра несучої здатності. Тому точно знаючи тип ґрунту можна з легкістю встановити ступінь витримки навантажень. Крім цього показника при розрахунку несучої здатності обов’язково повинна бути врахована інформація, що стосується майбутньої споруди – вага кожного з ключових елементів, а також приблизна вага внутрішнього наповнення приміщень та кількості людей, які будуть там перебувати. Всі ці фактори прямо впливають на навантаження.

Отримавши сукупність необхідних відомостей, фахівці компанії Гільдія Інжиніринг з легкістю проведуть розрахункові роботи. Вони самі підберуть необхідний метод визначення, щоб отримати найбільш точний результат по вашій території. Адже з даними відомостями будова, зведена на вашій ділянці, прослужить набагато довше. Щоб замовити дослідження грунту зателефонуйте за номером, який вказаний на сайті, або залиште повідомлення нашому консультанту.

Коментарі та запитання:

Ваші запитання, зауваження та побажання Ви можете залишити тут. Ми обов’язково відповімо на всі Ваші звернення