Несущая способность грунта под фундаментом: понятие, исследование, определение, расчет

Несущая способность грунтов.

Несущая способность грунтов – это одна из его основных характеристик, которую необходимо знать при строительстве дома, она показывает какую нагрузку может выдержать единица площади грунта и измеряется в кг/см2 или т/м2. По несущей способности грунта определяют, какой должна быть опорная площадь фундамента дома: чем хуже способность грунта выдерживать нагрузку, тем больше должна быть площадь фундамента. Сама несущая способность грунта зависит от трех факторов: тип грунта, степень его уплотненности и насыщенность грунта влагой. Увеличение влажности грунта снижает его несущую способность в несколько раз. Только крупные пески и пески средней крупности не меняют свои свойства при увеличении влажности. Избыточная влажность грунта, скорее всего, связана с высоким уровнем грунтовых вод. Чтобы узнать несущую способность грунта не обязательно обращаться за помощью к геологам, в случае самостоятельного строительства дома можно определить тип грунта на глаз. Для этого простым земляным буром можно пробурить в земле скважину глубиной 2 м или выкопать яму лопатой. При этом сразу будет понятно, какой грунт находится на этой глубине и насколько он увлажнен. Далее по типу и увлажненности грунта определить его несущую способность. На территории нашей страны в основном преобладают песчаные и глинистые грунты, за исключением болотистой местности с просадочными торфяными грунтами, а также горных хребтов и возвышенностей со скальными грунтами.

Отличить песок от глины не составляет труда: в песке ясно видны отдельные песчинки, при растирании песчаного грунта меду ладонями они отчетливо чувствуются. Крупный песок имеет размер частиц от 0,25 до 5 мм, такие частицы хорошо видны невооруженным глазом, а песок средней плотности имеет размер песчинок до 2 мм. Супесь содержит 3-10% глинистых частиц, в сухом состоянии она крошится, если скатать из нее шарик, то он рассыпается при легком давлении на него. Суглинок содержит от 10% — 30% глинистых частиц, обладает большей пластичностью, чем супесь. Если из суглинка сделать шар и раздавить его, то он превращается в лепешку с трещинами по краям. Глина – наиболее пластичный грунт, содержит более 30% глинистых частиц ,если раздавить шар, сделанный из глины, то он превратится в лепешку, на краях которой не будет трещин. Есть еще один метод определения типа глинистого грунта.

Исследуемый образец грунта укладываем в стеклянную банку на ¼ её высоты; доливаем в банку воды до уровня ¾ высоты; добавляем в воду 1 чайную ложку средства для мытья посуды; закрываем банку крышкой и встряхиваем содержимое в течение 10 минут. За это время образец грунта разделится на составляющие; банку ставим и через 1 минуту отмечаем на ней маркером уровень песка, который осел на дне; уровень ила отмечаем через 2 часа; ждем пока вода станет прозрачной и отмечаем уровень слоя глины. Процесс осадки глины достаточно длительный и может занять от 2 до 7 дней; находим толщину слоя песка, ила и глины. Например: уровень песка через 1 минуту составил 6 см, уровень ила 7 см от дна банки, уровень глины 10 см от дна банки. vk.com/postroim_svoi_dom Тогда: толщина слоя песка 6 см, толщина слоя ила 1 см (7-6=1), толщина слоя глины 3 см (10-7=3), а общая толщина осадка 10 см; вычисляем относительную величину каждого вида осадка (в процентах): толщину слоя песка/ила/глины делим на общую толщину осадка, затем умножаем на 100 процентов: 6/10*100% =60% — содержание песка в %;

1/10*100%=10% — содержание ила (пыли) в %;

3/10*100%=30% — содержание глины в %.

Расчетное сопротивление грунта на разной глубине.Величины расчетного сопротивления грунтов (R0), приведенные ниже , даны для глубины заложения фундамента 1,5…2 м.

Если глубина заложения фундамента меньше чем 1,5 м. то расчетное сопротив¬ление грунта (Rh) определяется по формуле: Rh = 0,005R0(100 +h/3), где h — глубина заложения фундамента в см. Пример 1.Глинистый грунт на глубине 0,5 м при R0=4 кг/см2 будет иметь расчетное со¬противление грунта Rh = 2,33 кг/см2. Если глубина заложения фундамента больше чем 2 м. то расчетное сопротивление грунта (Rh) определяется по формуле: Rh = R0 + kg(h — 200), где h — глубина заложения фундамента в см, g — вес столба грунта, расположенного выше глубины заложения фундамента (кг/см2); к — коэффициент грунта (для песка — 0,25; для супеси и суглинка — 0,20; для глины — 0,15). Пример 2.Глинистый грунт на глубине 3 м при R0=4 кг/см2 будет иметь расчетное сопро¬тивление Rh = 10,3 кг/см2. Удельный вес глины — 1,4 кг/см2, а вес столба глины высо¬той 300 см — 0,42 кг/см2.

Как влияет глубина заложения фундамента на несущую способность оснований

Эскиз неравномерного поднятия дна котлована из-за неправильного расчета несущей способности основания

Почему глубоко погруженные основания менее склонны к разрушениям, чем мелкозаглубленные? Ведь мелкие основания нужно обязательно укреплять, подбирать оптимальную конструкцию свай и делать сложные расчеты. Причина здесь кроется в характере поведения грунтов на различных глубинах.

Так для песчаных оснований увеличение глубины погружения фундамента ведет за собой снижение осадки, а вот несущая способность резко увеличивается. Аналогичная ситуация наблюдается с любыми иными почвами, в составе которых есть песок в больших количествах.

Поэтому в зависимости от глубины заложения, различают мелкие и глубокие основания. Понятно, что для каждого типа приходится использовать свои строительные материалы и технику, но при этом надежность конструкций отличается в несколько раз.

Как происходит деформация песчаных грунтов под подошвой фундаментов мелкого заглубления? Сначала происходит укрупнение почвы под подошвой, затем она клиньями поднимается по разные стороны конструкции и формирует свободную полость под подошвой. Поэтому даже незначительные сдвиги и подвижки почвы, повлекут за собой частичное разрушение несущих конструкций. Часто наблюдаются сдвиги и провалы.

А вот фундаменты глубокого заложения разрушить значительно сложнее. Смещение почвы будет практически полностью нейтрализовано вертикальным перемещением почвы по сторонам поверхности основания, и в данном случае могут быть только локальные уплотнения почвы. Разрушение фундамента в третьей фазе деформации почвы имеет спокойный характер. Зависимость глубины фундамента от осадки на глинистых почвах практически не проявляется.

Таким образом, несущая способность оснований – это важный показатель состояния грунтов и пренебрегать им нельзя. Если правильно сделать расчет и учесть все факторы, то уже по готовому результату можно подобрать не только оптимальные размеры и форму будущего фундамента, но и обнаружить скрытые проблемы в уже существующем. И в дальнейшем оперативно принять меры по срочному ремонту или усилению конструкций, чтобы они не деформировались от внешнего воздействия.

Как влияет глубина заложения фундамента на несущую способность оснований

Эскиз неравномерного поднятия дна котлована из-за неправильного расчета несущей способности основания

Почему глубоко погруженные основания менее склонны к разрушениям, чем мелкозаглубленные? Ведь мелкие основания нужно обязательно укреплять, подбирать оптимальную конструкцию свай и делать сложные расчеты. Причина здесь кроется в характере поведения грунтов на различных глубинах.

Так для песчаных оснований увеличение глубины погружения фундамента ведет за собой снижение осадки, а вот несущая способность резко увеличивается. Аналогичная ситуация наблюдается с любыми иными почвами, в составе которых есть песок в больших количествах.

Поэтому в зависимости от глубины заложения, различают мелкие и глубокие основания. Понятно, что для каждого типа приходится использовать свои строительные материалы и технику, но при этом надежность конструкций отличается в несколько раз.

Как происходит деформация песчаных грунтов под подошвой фундаментов мелкого заглубления? Сначала происходит укрупнение почвы под подошвой, затем она клиньями поднимается по разные стороны конструкции и формирует свободную полость под подошвой. Поэтому даже незначительные сдвиги и подвижки почвы, повлекут за собой частичное разрушение несущих конструкций. Часто наблюдаются сдвиги и провалы.

А вот фундаменты глубокого заложения разрушить значительно сложнее. Смещение почвы будет практически полностью нейтрализовано вертикальным перемещением почвы по сторонам поверхности основания, и в данном случае могут быть только локальные уплотнения почвы. Разрушение фундамента в третьей фазе деформации почвы имеет спокойный характер. Зависимость глубины фундамента от осадки на глинистых почвах практически не проявляется.

Таким образом, несущая способность оснований – это важный показатель состояния грунтов и пренебрегать им нельзя. Если правильно сделать расчет и учесть все факторы, то уже по готовому результату можно подобрать не только оптимальные размеры и форму будущего фундамента, но и обнаружить скрытые проблемы в уже существующем. И в дальнейшем оперативно принять меры по срочному ремонту или усилению конструкций, чтобы они не деформировались от внешнего воздействия.

Таблица категорий и способов разработки почвы.

Категория грунтов	Типы грунтов	Плотность, кг/м3	Способ разработки
1	Песок, супесь, растительный грунт, торф	600…1600	Ручной (лопаты), машинами
2	Легкий суглинок, лёсс, гравий, песок со щебнем, супесь со строймусором	1600… 1900	Ручной (лопаты, кирки), машинами
3	Жирная глина, тяжелый суглинок, гравий крупный, растительная земля с корнями, суглинок со щебнем или галькой	1750… 1900	Ручной (лопаты, кирки, ломы), машинами
4	Тяжелая глина, жирная глина со щебнем, сланцевая глина	1900…2000	Ручной (лопаты, кирки, ломы, клинья и молоты), машинами
5…7	Плотный отвердевший лёсс, дресва, меловые породы,сланцы, туф, известняк иракушечник	1200…2800	Ручной (ломы и кирки, отбойные молотки), взрывным способом
8…11	Граниты, известняки, песчаники, базальты, диабазы, конгломерат с галькой	2200…3000	Взрывным способом

Наши услуги

Мы, строительная компания “Богатырь”, базируемся на услугах: забивка свай, лидерное бурение, забивка шпунта, а так же статических и динамических испытаниях свай.

В нашем распоряжении собственный автопарк бурильно-сваебойной техники и мы готовы поставлять сваи на объект с дальнейшим их погружением на строительной площадке. Цены на забивку свай представлены на странице: цены на забивку свай. Для заказа работ по забивке железобетонных свай, оставьте заявочку:

После возведения здания фундамент начинает оседать под действием нагрузок.

Согласно своду правил по проектированию и устройству свайных фундаментов СП 50-102-2003, свайные фундаменты проектируются с обязательным учетом.

Согласно положениям СНиП забивка свай производится в строго установленном порядке с оформление соответствующего документа – Проекта производства работ (ППР).

https://youtube.com/watch?v=uv1_RIjdfoUrel%3D0%26amp%3Bcontrols%3D0%26amp%3Bshowinfo%3D0

• moifundament.ru
• fundamentaya.ru
• kommtex.ru

Разновидности грунтов

Существует две основных группы, которые, в свою очередь, также делятся на несколько разновидностей.

Песчаные (осадка происходит быстро):

• гравелистые и крупные – имеют высокую несущую способность, не теряют своих свойств даже при достаточно сильном увлажнении;
• средней крупности – при обилии влаги несущая способность значительно снижается;
• мелкие и пылеватые – характеризуются низкой несущей способностью.

Работа на глинистой почве

Глинистые (осадка происходит медленно):

• глины – с одной стороны, они «вязкие» по консистенции, поэтому рекомендованные для строительства; с другой – могут содержать высокое количество влаги, а значит, подвержены морозному пучению;
• суглинки – подвержены пучению в средней степени;
• супеси – менее всего подвержены пучению.

Скальные (можно не бояться осадки). На самом деле это не совсем грунт, а сплошная горная порода. Он обладает огромным количеством преимуществ, в том числе: не пропускает воду, не сжимается, не пучинится при морозе и не накапливает влагу.

Крупнообломочные, или конгломераты (риск осадки фундамента сводится к нулю). Он состоит из различных «ингредиентов»: камней, щебенки, гравия и т.д. Если он имеет включения песка, то будет подвержен вспучиванию; если содержит в своем составе глину – грунт будет непучинистым.

И, наконец, торфяные. Они рыхлые, сжимаются неравномерно, а потому абсолютно не подходят для строительства. Такой грунт необходимо либо снять, либо максимально обжать и уплотнить.

Предварительный расчет нагрузки фундамента на грунт

Нагрузку фундамента на грунт расчитывают как произведение объема фундамента на удельную плотность материала, из которого он выполнен, разделенное на 1 м 2 площади его основания. Объем можно найти как произведение глубины заложения на толщину фундамента. Толщину фундамента принимают при предварительном расчете равной толщине стен.

Таблица 6 – Удельная плотность материалов фундамента

1. Площадь фундамента – 14,4 м 2 , глубина заложения – 1,4 м. Объем фундамента равен 14,4·1,4=20,2 м 3 .
2. Масса фундамента из мелкозернистого бетона равна: 20,2·1800=36360 кг.
3. Нагрузка на грунт: 36360/14,4=2525 кг/м 2 .

Подготовительные работы

Перед тем как рассчитать фундамент для дома, проектировщику нужно выяснить геологические данные участка. Для крупных зданий выполняют специальные геологические изыскания. В частном строительстве допустимо провести исследования самостоятельно. При этом все характеристики назначаются по визуальному осмотру.

Чтобы правильно рассчитать фундамент, почву исследуют двумя способами:

• отрывка шурфов, которые представляют собой глубокие ямы с размерами в плане 1х2 м (в среднем);
• бурение скважин ручным буром.

В первом случае на тип грунта смотрят по стенкам шурфа. Во втором — проверяют почву на лопастях бура.

Для исследования почвы проводят осмотр стенок шурфа

Исследования проводят на глубину, которая на 50 см превышает предполагаемое заложение ленты (которое назначили только по отметке промерзания). При проведении работ надо выяснить следующие характеристики:

• тип грунта в уровне подошвы;
• расположение уровня грунтовых вод (УГВ);
• наличие на участке линз слабой почвы.

Чтобы точно понять УГВ, потребуется провести исследование в нескольких точках. Минимум одна из этих точек должна находиться в низине участка. Работа в засуху не дает точного результата, поскольку влага может уйти глубоко в землю.

Линзы слабого грунта найти бывает сложно. Для этого нужно делать шурфы или скважины очень часто. В большинстве ситуаций в этом нет необходимости. Если во время строительства обнаружится такая неприятность, ее засыпают щебнем, гравием или песчано-гравийной смесью.

Если УГВ на участке находится глубоко, то можно использовать ленту глубокого заложения (более 1,5 м). При этом вода должна располагаться на 50 см ниже подошвы здания. При расположении УГВ на расстоянии менее чем 1,5 м от поверхности, разумно выбрать мелкозаглубленную конструкцию. Но такой тип имеет ограничения. Если влага находится выше, стоит рассмотреть другой вариант фундамента: плиту или сваи.

Выбор фундамента по заглублению зависит от УГВ

Чтобы выполнить расчет основания фундамента, потребуется знать прочность почвы. Характерные признаки каждого типа грунта можно найти в ГОСТ 25100-2011

Особое внимание стоит обратить на приложения к этому документу. Несущую способность каждого типа берут из таблицы ниже

Тип основания	Максимальная несущая способность в кг/см2
Галька с примесью глины	4,50
Гравийный	4,00
Песок крупной фракции	6,00
Песок средней фракции	5,00
Песок мелкой фракции	4,00
Песок пылеватой фракции	2,00
Суглинок или супесь	3,50
Глинистый	6,00
Просадочный	1,50
Насыпной с уплотнением	1,50
Насыпной без уплотнения	1,50

Типы, которые обладают прочностью 2 и менее кг/см2, не рекомендуют использовать в качестве основания. Перед строительством потребуется выполнить их замену на песок средний или крупный.

Мы проводим исследование грунта

Если в решили воспользоваться услугами специалиста, то исследование грунта включает в себя несколько простых этапов:

• на место будущей стройки прибывает бригада геологической службы и при помощи бурильной установки проделывают скважину глубиной 4-7 метров;
• полученные образцы направляются в лабораторию для анализа по итогам которого клиент получает заключение с подробным описанием свойств и особенностей грунта;
• на основе полученных данных можно делать выводы о типе будущего фундамента, а его площади , и количестве и видах сваи.

Интересный материал:

1. Фундамент на сваях
2. Усиление фундаментов

Определяем плотность почвы и уровень грунтовых вод

Чтобы определить уровень грунтовых вод в центре и по углам строительного участка необходимо проделать скважины глубиной в 2.5 метра. Спустя несколько часов после бурения на дне скважин появится вода — опустите в скважину деревянную рейку соответствующего размера и определите, какое расстояние от поверхности земли до начала воды в скважине.

Рис. 1.5: Скопление грунтовых вод в пробной скважине

Учитывайте, что уровень грунтовых вод на разных сторонах выделенного под строительство участка может сильно отличатся — все расчеты необходимо осуществлять на основании самого высокого показателя УГВ.

Совет эксперта! Если грунтовые воды на площадке залегают на глубине большей, чем глубина промерзания почвы, что свидетельствует о отсутствии склонности грунта к морозному пучению, на участке можно возводить практически любой тип фундамента, однако если соотношение противоположное, остается лишь два варианта — ленточный фундамент глубокого заложения (возведение которого на большую глубину может быть финансово неоправданным) либо фундамент на железобетонных сваях (оптимальный в большинстве случаев вариант).

В отличие от УГВ, точную плотность почвы самостоятельно определить невозможно. Делается это в лаборатории на основе данных полевых исследований с использованием специальной техники. Существует два основных метода определения плотности почвы — метод режущего кольца (для несвязных грунтов) и метод парафинирования (для связной почвы).

Метод режущего кольца заключается в заборе образца почвы с помощью кольца-пробоотборника, который в дальнейшем подлежит опрессовке, взвешиванию и расчету по нормативным формулам.

Рис. 1.6: Реализация метода парафинирования почвы

При парафинировании из грунта вырезается образец объемом 0,5 м3, который покрывается слоем парафина. Масса образца определяется с помощью опускания его в резервуар с водой и определения объема вытесненной жидкости. Дальнейшие расчеты проводятся по типичным формулам.

Характеристики оснований строительных сооружений

Кроме определения опорных характеристик базового уровня, необходимо принять во внимание риски могущие привести к деформации здания. Для этого проверяют грунт по следующим параметрам:. плотность – определяется трудностью взятия образца;текучесть, чем легче прилипает почва к инструменту и дольше держится, тем более высока текучесть;пористость, определяют сравнением объемов измельченной породы и не измельченной;способности к набуханию, изменение объема и формы при намачивании, показывает склонность к просадкам;пучинистость, под влиянием низкой температуры в структуре образуются кристаллы льда, ведущие к изменению объема и формы почвы;способности к проседанию, возможность вертикального сдвига под действием массы при изменении физических свойств почвы

плотность – определяется трудностью взятия образца;текучесть, чем легче прилипает почва к инструменту и дольше держится, тем более высока текучесть;пористость, определяют сравнением объемов измельченной породы и не измельченной;способности к набуханию, изменение объема и формы при намачивании, показывает склонность к просадкам;пучинистость, под влиянием низкой температуры в структуре образуются кристаллы льда, ведущие к изменению объема и формы почвы;способности к проседанию, возможность вертикального сдвига под действием массы при изменении физических свойств почвы.

Неспециалисту сложно точно определить строительные характеристики основания, поэтому в нормативных документах указываются минимальные значения параметров. Что позволяет избежать риска в процессе возведения зданий и повысить запас прочности строения.

Расчет фундамента зданий производят на основании:

типа грунта (природный или искусственный);размеров, конструкции и материала фундамента;

Расчет должен учитывать два предельных состояния основания, это:

несущая способность фундамента;деформационные процессы.

Используя калькулятор по расчету несущей способности земляного слоя, можно определить уровень сопротивления почвы вертикальным нагрузкам. Чем крупнее частицы, составляющие основание, тем выше несущие способности базового уровня.

Таблица: Размеры и процентное отношение частиц грунта

Разновидности грунтаРазмеры частиц, ммСодержание частиц в %Глиняныйдо 0.002—Илистый органическийдо 0,01—Илистый неорганическийот 0,002 до 0,05—Песчаный, гравелистыйболее 2от 25Песчаный, крупныйболее 0,5от 50Песчаный, среднийболее 0,25от 50Песчаный, мелкийболее 0,1от 75Песчаный пылеватыйболее 0,1до 75Валунный, глыбовыйболее 200от 50Галечниковый, щебенистыйболее 10от 50Гравийный, дресвяныйболее 2от 50

Области применения несущего профнастила

Несущая способность профлиста на порядок выше несущей способности плоского металлического листа такой же толщины. При этом, чем больше высота трапециевидной гофры или волны профнастила, тем выше его несущая способность. Так, например, допустимая нагрузка на 1 м2 стенового профнастила С10-1200-0,6, уложенного на опоры с шагом 1 м составляет 86 кг. В то же время, несущая способность профилированного листа НС44-1000-0,7 с расстоянием между опорами 3,5 м составляет уже 182 кг/м2.

Исключительно удачное сочетание небольшого собственного веса с высокой прочностью и долговечностью позволяют использовать металлический профилированный лист в самых различных областях строительства. Его применяют для:

1. Устройства кровельных покрытий любой конфигурации и сложности с шагом обрешетки до трех и даже более метров.
2. Монтажа несъемной опалубки, при этом несущий профнастил для перекрытий не только выдерживает без каких-либо деформаций вес бетонной смеси и ее внутреннего каркаса, но и дополнительно выполняет функцию листовой арматуры.
3. Устройства междуэтажных композитных перекрытий и диафрагм жесткости зданий с металлическим несущим каркасом.
4. Устройства утепленных и неутепленных наружных стеновых ограждений зданий и сооружений самого различного назначения;

Монтажа металлических заборов как промышленных и гражданских, так и индивидуальных жилых зданий.

Уникальные качества профнастила давно используются в промышленном строительстве. Применение металлического профилированного листа позволяет не только сократить сроки строительства объектов, но и существенно снизить затраты на их возведение.

В частности, несущая способность профнастила Н75 позволяет увеличить расстояние между прогонами кровельного покрытия до 5,0-7,0 м, в зависимости от уклона крыши. При этом прочности этого профилированного листа достаточно, чтобы выдержать практически любую снеговую нагрузку даже при таком значительном расстоянии между опорами.

Стоит отметить, что несущая способность профнастила Н75 позволяет использовать его не только для перекрытия большепролетных зданий. Его успешно применяют и в качестве несъемной опалубки при бетонировании перекрытий, рассчитанных на очень высокую эксплуатационную нагрузку. В последние годы несущий профнастил широко применяется и в индивидуальном строительстве.

Несущий профлист, цена которого ниже, чем у металочерепицы, имеет великолепные эксплуатационные характеристики. Он легок, прочен, стоек к различным внешним воздействиям. Профнастил также имеет элегантный внешний вид благодаря богатству цветовой гаммы современных защитно-декоративных покрытий. Кроме того, монтаж его не требует специальных навыков и может быть выполнен собственными силами без привлечения профессионалов.

Таблица средней несущей способности различных грунтов

Далее следует таблица с указанием средних цифр несущей способности или, как её ещё называют, расчетного сопротивления разных типов грунта в кгс/см².

Более точные расчеты с учётом всех коэффициентов, которые отображают влияние каждого существующего в реальных условиях фактора, можно выполнить следуя рекомендациям в нормативном своде правил за 2011 год СП 22.13330.2011 с названием Основания зданий и сооружений. Это официальное издание более старого стандарта СНиП 2.02.01-83*, выполненное научно-исследовательским институтом имени Н.М. Герсеванова.

В приведенной таблице отображены усреднённые результаты расчётов, проведенных с использованием формул и данных, основанных на описанном выше своде правил 2011 года.

Здесь можно видеть, что существует достаточно большой разброс в показателях сопротивления грунта. Это обусловлено в первую очередь влажностью почвы, которая непосредственно зависит от уровня залегания грунтовых вод.

Если нужно получить цифры в МПа или в Н/см², то можно перевести указанные в таблице значение согласно установленным соотношениям величин.

• 1 кгс/см² = 0,098 МПа или 1 МПа = 10,2 кгс/см²1 кгс/см² = 9.8 Н/см² или 1 Н/см² = 0.102 кгс/см²

Для удобства существует также таблица, где указаны средние цифры расчетного сопротивления грунта в Н/см²

Аналогичная проблема с таблицами подобного рода — очень существенное различие между минимальными и максимальными значениями. В общем случае рекомендуется брать минимальные показатели, которые указаны в табличных данных. Для примера разместим ещё одну таблицу, наглядно иллюстрирующую подход зарубежных специалистов к обнародованию данных своих исследований.

Очевидно, что табличные цифры используются, как правило, теми, кто принял решение не заказывать профессиональное геологическое исследование почвы на своём участке. Поэтому имеет смысл давать показатели с запасом, чтобы при самостоятельных расчетах, даже если в них закрадется небольшая погрешность, это не привело к непоправимым последствиям.

В то же время даже при значительном запасе по прочности не факт, что конструкция здания будет достаточно стабильно стоять на основании в течение десятков лет. За такой срок качество грунта может измениться, если не были соблюдены соответствующие меры по защите фундамента от скопления осадочных вод. Для этих целей обязательно следует изготавливать отмостку с хорошей гидроизоляцией и дренажную систему по периметру постройки для централизованного сбора стоков.

Что включает в себя расчет фундамента

Виды фундаментов

Проектировщик собирает нагрузки с наземного строения и подбирает конструкцию основания. Подземная часть здания работает совместно с грунтом, поэтому характеристики почвы также учитываются, например, ее возможность выдерживать предельные усилия.

Расчет фундамента состоит из таких частей:

• расчет по сопротивлению нагрузкам (несущая способность);
• расчет по деформации почвы.

Проектирование проходит отдельной фазой или в составе проекта «под ключ». Используются следующие конструкции фундаментов:

• ленточная (монолитная или сборная железобетонная);
• столбчатая с балками или без;
• свайная;
• из плит;
• другие виды.

До начала расчета у конструктора должны быть строительные условия возведения, геодезические и инженерные характеристики объектной площадки, климатические показатели в районе. Специалист работает с архитектурными чертежами и детальными разрезами узлов, использует сведения о технологических и конструктивных особенностях строения.

Конструктор приводит перечень нагрузок, воспринимаемых фундаментом, и в письменной форме предлагает варианты при выборе его типа. В составе проекта прилагаются общие и деталировочные чертежи с описанием основания, отметками заглубления, габаритными размерами. Приводится спецификация материалов, расчет бетона на фундамент, требования к арматуре и проект опоры.

Расчет по несущей способности грунта

В процессе рассчитывается ширина, высота, давление на подошву и другие критерии. Основание считается надежным, если произведение нижней площади на несущую способность будет больше, чем нагрузки от веса здания.

Формула S · H > P, где:

• S — площадь подошвы, м²;
• H — несущая способность, кг/м²;
• P — масса строения со всеми нагрузками, кг.

Расчет фундамента для дома ведется по следующей методике:

•    определяется показатель сопротивления грунта нагрузкам;
•    высчитывается общий вес строения;
•    находится величина давления на почву;
•    сравнивается нагрузка и несущая способность земли, вносятся исправления в размерные параметры.

Снеговую массу на кровле можно высчитать по удельному весу покрова. Например, в средней полосе показатель составляет 100 кг/м². Если в здании есть нестандартный объект, например, бассейн, его вес прибавляется к общей массе.

Вес людей для загородного дома, квартиры в городе и коттеджа считается по формуле  Рл. = 400 кг/м² · Sп., где:

• Рл. — вес людей, кг;
• Sп. — площадь дома, м².

В результате выбирается правильное равновесие показателей для обеспечения устойчивости и прочности дома. Расчет исключает сдвиг подошвы и опрокидывание конструкции.

Расчет на деформацию грунта

При расчете учитывается проектное сопротивление почвы на уровне размещения фундаментной подошвы. При заглублении на 1,5 метра и ниже показатель грунта берется из таблиц.

Некоторые значения:

• гравий с песчаным или глинисто-пылеватым заполнителем — 4 – 5 кг/см²;
• щебень с аналогичным наполнителем — 4,5 – 6 кг/см²;
• крупные и средние пески средней и высокой плотности — 2,5 – 4,5 кг/см²;
• пылеватые и мелкие пески маловлажные и влажные — 1,5 – 2 кг/см².
• супеси (пористость 0,3 – 0,7) — 2 – 4 кг/см²;
• суглинки — 1 – 4 кг/см²;
• глины — 1 – 9 кг/см².

Если фундамент углубляется меньше 1,5 м, плотность под нижней границей будет отличаться. Для расчета применяется формула R = 0.005 · Ro · (100 + h / 3), где:

• Rо — значение из таблицы для глубины 1,5 м;
• H — расчетная глубина.

Деформации опор строений бывают осадочными и просадочными. Первый вид включает понятия: полное, среднее или дополнительное оседание под нагрузкой, что определяется количеством измененных участков. Дополнительные деформации бывают от увлажнения дождем и талым снегом, при неправильно выполненной отмостке вокруг дома. Основания осаждаются из-за динамического действия оборудования, протечек канализации, водопровода.

Исследование грунта

Исследования состояния грунта важный этап в подготовки к монтажу фундамента. Так, лучше всего обратиться к помощи специализированных компании, оказывающих данные услуги на профессиональной основе. Однако, первичные работы можно провести и самостоятельно — воспользовавшись ориентировочным методом исследования и анализа грунта. Рассмотрим поэтапно:

Для извлечение проб грунта необходим бур

Важно помнить, что от этажности будущего здания зависит глубина на которую нужно проделать лунку.
Так, для одноэтажного дома — это 2-3 метра, для двухэтажного дома — 3-4 метров. Однако, если планируется укладка глубокого фундамента для подвала или цокольного этажа, то бурение самостоятельно выполнить не получиться, так как в этом случае глубина будет соответствующая.
Возникает другой вопрос: достаточно ли одного шурфа? Однозначно нет и это объясняется просто

Фундамент будет залегать на достаточной глубине и в разное время года на него будет воздействовать мороз или влага, что в свою очередь может привести к образованию трещин, сколов, дыр как на самом фундаменте, так и на стенах сооружения.
Как бы не было зафиксировано в СниПах о том, что для небольших одноэтажных достаточно 1-2 шурфов, лучше всего заложить 4-5 для надежности.

На первый взгляд нельзя сразу сказать, какие сюрпризы может скрываться в себе грунта на участке, для этого проводится анализ почвы с каждых 30-40 см шурфа до предельной глубины промерзания грунта. Чтобы определить тип почвы, имеющийся на отведенном под застройку участке, вам необходимо пробурить по периметру площадки 3-4 шурфа глубиной на 2 метра и визуально осмотреть извлекаемую из скважины породу.

• Глинистая почва — имеет желтоватый либо темно-коричневый цвет. При высокой влажности пластична, позволяет слепить шарик, при сдавливании формирующий ровную, без трещин, лепешку. При низкой влажности имеет повышенную твердость, валун из глины сложно раздавить ногой. Сухая глина — оптимальная для строительства фундаментов порода, обладающая высокой грузонесущей способностью, однако строительство на влажной глине чревато проблемами из-за пучения грунта. Несущая способность сухой глины — до 6 кг/см2, влажной — 1-3 кг/см2;
• Суглинок — почва, имеющая низкую плотность. В составе содержит 30-35% глины и пылеватые (мелкофракционные) пески. Слепленная из суглинка лепешка имеет множество трещин по краям. Суглинок, из-за низкой грузонесущей способности может давать осадку, а наличие в составе пылеватых частиц обуславливает высокую склонность породы к пучению. Несущая способность сухого суглинка — 3 кг/см2, влажного 1-2.5 кг/с2;
• Супесь — почва, обладающая минимальной пластичностью (песок и 10% глины). Имеет характерный желтоватый либо рыжий цвет, крошится и рассыпается даже во влажном состоянии. Несущая способность сухой супеси — 3 кг/см2, влажной — от 0.7 до 2 кг/см2;
• Пылеватый песок — мелкофракционные частицы, визуально напоминающие пыль. Фракции менее 0.1 мм в диаметре, грузонесущая способность в сухом виде — 3 кг/см2, влажном — 1 кг/см2;
• Средний песок — размер фракций 0.1-1 мм, несущая способность сухого песка — 4 кг/см2, влажного — 1 кг/см2;
• Крупный песок — имеет фракции 0.1-2 мм. в диаметре, размер которых схож с зернами проса. Несущая способность крупного песка не зависит от насыщенности влагой, она всегда составляет 4-5 кг/см2;
• Гравелистый песок — обломочная порода, содержащая частицы гравия размером до 5 мм. в диаметре. Имеет постоянную грузонесущую способность в 5 кг/см2.

Рис: Разные виды грунта

Стоит понимать, что проектировать фундамент на основе характеристик грунта, определенных кустарным методом, не подпишется ни одна серьезная проектировочная организация, поскольку самостоятельно выявить фактическую плотность грунта, от которой сильно зависит грузонесущая способность породы, невозможно.

Важно: чтобы избежать проблем в дальнейшем, рекомендуется рассчитывать фундамент исходя из усредненной грузонесущей способности любого типа сухой почвы в 2 кг/см2.Может быть интересным:

1. Стена в грунте, технология
2. Несущая способность свай