Основания. Расчетные сопротивления грунтов

Здания и сооружения передают нагрузки на основания. Основания состоят из грунтов (горных пород), которые залегают в верхней части земной коры. Грунты подразделяются на скальные (имеющие жесткие связи между зернами грунта) и дисперсные (к которым относятся: несцементированные, сыпучие и глинистые грунты). Скальные грунты наиболее прочные, но они обычно залегают глубоко от поверхности. Соответственно, в качестве оснований чаще используются дисперсные грунты. Более подробно классификацию грунтов в строительстве см. ГОСТ 25100-95 «Грунты. Классификация».          

Расчет оснований ведется по двум группам предельных состояний, при этом учитывается совместная работа оснований, фундаментов и надземных конструкций.

Основания, сложенные из скальных грунтов, рассчитывают по первой группе предельных состояний – по прочности.

Основания, сложенные из дисперсных грунтов, рассчитывают по второй группе предельных состояний. Для фундаментов на дисперсных грунтах, решающим являются их осадки. Величина осадок фундаментов ограничивается требованиями норм. Понятие «прочность» для дисперсных грунтов условно, так как грунты не разрушаются, а при большой нагрузке просто выдавливаются из под фундаментов.

Далее рассматриваются расчеты оснований сложенных из дисперсных грунтов (по второй группе предельных состояний).

Для расчета фундамента назначают глубину его заложения и по результатам геологических исследований определяют физические и механические характеристики грунтов основания.

Приближенно размеры подошвы фундамента устанавливают через расчетные сопротивления грунта R ₀, определяемые по таблицам (табл. 6.1, 6.2 Приложение 6).

Окончательно площадь подошвы фундамента определяется через расчетное сопротивление грунта R, устанавливаемое по формуле

                                                                                                                          (6.1)  

где γ _{с 1} и γ _{с 2} – коэффициенты условий работы (табл. 6.5 Приложение 6);

М _γ; М_q; М_c – коэффициенты по табл. 6.6 Приложение 6;

k – коэффициент, принимаемый равным: k = 1, если характеристики грунта (φ_II и c _II) определены непосредственными испытаниями грунта; k = 1,1, если характеристики приняты по таблицам (6.3, 6.4 Приложение 6);

k _z – коэффициент, принимаемый равным: при b < 10 м - k _z = 1,

при b ≥ 10 м - k _z = z ₀ /b + 0,2 (здесь z ₀= 8 м);

b – ширина подошвы фундамента (меньший размер b = b_f), м;

γ_II – осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента, кН/м³;

γ ' _II – осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих выше подошвы фундамента, кН/м³;

c _II – расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента, кПа;

d ₁ – глубина заложения фундаментов бесподвальных сооружений от уровня планировки или приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подвала, определяемая по формуле

                                 d ₁ = h_s + h_cf γ _cf /γ ' _II,                                                     (6.2)

h_s – толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны подвала, м;

h_cf – толщина конструкции пола подвала, м;

γ _cf – расчетное значение удельного веса конструкции пола подвала, кН / м³;

d_b – глубина подвала – расстояние от уровня планировки до пола подвала, м (для сооружений с подвалом шириной В ≤ 20м и глубиной свыше 2,0 м принимается d_b = 2 м, при ширине подвала В >20 м - d_b= 0).

Если давление, возникающее под подошвой центрально-сжатого фундамента меньше расчетного сопротивления грунта (p ≤ R), осадки обычно не превышают предельных значений. Значение максимального давления под подошвой внецентренно нагруженных фундаментов ограничивается величиной 1,2 R.