Розрахунок усадки фундаменту: різновиди і методи

Розрахунки фундаментів методом пошарового підсумовування реалізуються при обчисленні опади фундаменту з обмеженою геометрією. Особливості методу: Якщо габарити підстави об’єкта набагато більше потужності грунту, що стискається під тиском фундаменту, то стиснення грунту вважається протікає без бічних сил розширення на фундамент. Крім пошарового підсумовування, осадка фундаменту може розраховуватися кількома способами, але, якщо необхідно зробити розрахунок опади підстави окремо змонтованого і врахувати вплив вплив грунту і інших зовнішніх сил, то розрахунок опади фундаменту методом пошарового підсумовування представляється найточнішим.

правильне застосування

Точність розрахунків полягає в тому, що визначаються не тільки основоположні параметри осад грунту, але і вторинні чинники, що можуть виникати в конкретних спорудах відповідно до розрахункового напрузі.

Точний розрахунок опади фундаменту проводиться для того, щоб:

  1. Обчислити осадку окремої основи або групи знаходяться поруч фундаментів, а також приєднаних до них підстав;
  2. Провести точні розрахунки опади фундаменту, побудованого їх різнорідних будматеріалів. Значення осадових властивостей і фізичних параметрів фундаменту змінюються зі зміною модуля деформації в міру збільшення заглиблення підстави;
  3. Методика розрахунку осідання фундаментів допомагає точно обчислити осадові параметри підстави по групі вертикальних осей, при цьому значення кутових змінних можна не враховувати, а користуватися периферійними або центральними значеннями. Але реалізувати цю умову можливо, якщо по периметру фундаменту проходять рівномірні і структурно однакові шари грунту.

Осадові явища в фундаменті можуть виникати від впливу поруч розташованих підстав, так як при зростанні навантаження на основу споруди відбуватиметься просадка ґрунту, і, чим потужніший і важче фундамент, тим сильніше будуть осадові явища. При проектуванні і складанні схем розрахунків підстави фундаменту створення етюдів осад представляє певні труднощі, так як потрібно точно розрахувати по вертикальній осі вертикалі зусилля, що виникають від прикладених зусиль на грунт і на бічні стінки підстави від поруч розташованих фундаментів.

Для таких складних розрахунків використовуються експериментальні формули, і точки напруги в фундаменті часто обчислюють проведенням розрахунків кутових точок, а результати обчислень іноді визначаються як оптимально можливі для конкретного фундаменту на шаруватому ґрунті.

важливість розрахунків

На практиці трапляється так, що фундамент має низьку міцність на згинання і може деформуватися через збільшені лінійних габаритів основи і недостатньої товщини фундаменту. Основна область застосування розрахунку опади по методиці пошарового підсумовування – розрахунок міцності фундаменту стрічкового типу, так як саме для таких підстав неможливо гарантувати максимальну граничне навантаження на грунт в розрахунку на квадратний метр площі, через що осадові явища можуть проявляти себе хаотично, і в будь-яких локальних ділянках підстави.

Параметри розрахунку стрічкового фундаменту, необхідні викладки і допоміжні характеристики регламентовані СНиП 2.02.01-83, а практичний приклад розрахунку допоможе детальніше розібратися в методиці.

Прийняті позначення при розрахунках опади фундаменту стрічкового типу

  1. S – значення опади;
  2. ?z? n – усереднене напруга по вертикальній осі в n-м шарі грунту;
  3. hn, En – товщина деформації і модуль деформації n-го шару грунту;
  4. ?n – питома маса ґрунту в n-му шарі;
  5. hn – товщина n-го шару грунту;
  6. ? = 0,8-коефіцієнт для будь-яких типів грунтів.

Як приклад візьмемо стрічкову основу фундаменту з шириною 1200 мм (b) і закладенням на глибину 1800 мм (d).

У прикладі фундамент облаштовується на грунті, що складається з 3-х різнорідних шарів грунту. Сумарне тиск на грунт під підставою? 285000 кг • м? 1 • с? 2. Для шарів визначені наступні значення:

  1. Перший шар – сухий грунт з середніми значеннями пористості і щільності, головна складова грунту пісок з дрібною зернистістю, пористістю? 1 = 0,65; щільністю? 1 = 18,70 кН / м ?, рівнем деформації Е1 = 14400000 кг • м? 1 • с? 2;
  2. Другий шар – вологий пісок великих фракцій з щільністю, пористістю і ступенем деформацією:? 2 = 0,60,? 2 = 19,20 кН / м ?; Е2 = 18600000 кг • м? 1 • с? 2;
  3. Третій шар грунту – суглинних грунт з показниками:? 3 = 0,180; ? 3 = 18,50 кН / м ?; Е3 = 15300000 кг • м? 1 • с? 2;

У прикладі ми використовуємо дані про дослідження грунту від геодезичної і геологічної регіональних служб, згідно з якими грунтові води на ділянці забудови залягають на глибині 3800 мм. Така глибина залягання некритична навіть для глубокозаглубленних основ, і вплив ґрунтових вод на міцність можна вважати мінімальним, а на практиці – нульовим.

Так як стандартні розрахунки пошарового підсумовування заснований на тому, що створюються кілька етюдів напружень в грунті по вертикальних осях, то для їх створення і розрахунку граничних навантажень на грунт будемо використовувати наступні фактори:

  • Верхній рівень поверхні? Z? ? 0, на рівні підошви фундаменту 1800 мм? Z? 0 =? 1d = 18,7? • 1,8 = 33660 кг • м? 1 • с? 2;

Потім розраховуються ординати епюр вертикальних напружень на перетинах шарів грунту:

  • ?z? 1 =? z? 0 + (h1-d) = 33,66 + (2,8 • 1,8) • 18,7 = 52360000 кг • м? 1 • с? 2; і? z? 2 =? zg1 +? sbh2 = 52,36 + 10,38 • 4,2 = 95940000 кг • м? 1 • с? 2.

Беремо до уваги, що середній (другий) шар грунту – вологонасичення, тому необхідно розрахувати максимальний тиск водяного стовпа:

  • ?sb1 = (? s2 -? w) / (1 +? 2) = (26,6 – 10,0) / (1 + 0,60) = 10380000 кг • м? 1 • с? 2;
  • ?sb2 = (? s2 – Yw) / (1 +? 2) = (26,6 – 10,0) / (1 + 0,601) = 10,380000 кг • м? 1 • с? 2.

З розрахунків і їх опису зрозуміло, що на третій грунтовий шар тиснуть не тільки верхні шари грунту – на нього тисне і стовп води, тому методи розрахунку осад епюр напружень по нижньому рівню підстави повинні враховувати наступні моменти:

  • ?z? 3 =? z? 1 + +? 3 • h3 = 95,94 + 18,5 • 6,0 = 251 340 000 кг • м? 1 • с? 2.

А також тиск під нижнім рівнем фундаменту:

  • P0 = P -? Z? 0 = 285,0 – 33,66 = 251340000 кг • м? 1 • с? 2.

Значення етюдів напруг беруться з таблиць СНиП 2.02.01-83, і згідно підставленим значенням осаду першого шару грунту S1 буде дорівнює:

  • S1 = 0,8 • 50/14400 • ((251,43 + 215,0) / 2 + (215,0 + 158,0) / 2)) = 11,6 мм.

Формула розрахунку для опади другого шару грунту з грубозернистим піском:

  • S2 = 0,8 • 50/18600 • ((158,0 + 120,0) / 2) + (120,0 + 90,0) / 2 + (90,0 + 75,0) / 2 + (75 , 0 + 62,0) / 2 + (62,0 + 54,0) / 2 + (54,0 + 49,0) / 2 + (49,0 + 46,0) / 2) + (46, 0 + 43,0) / 2 • (0,8 • 20/18600) = 1,34 + 0,04 = 138 мм.

Формула розрахунку для опади третього шару грунту з суглинку:

  • S3 = 0,8 / 15300 • (50 • 37,5 + 30 • 33,0) = 1,5 мм.

Сумарна осідання основи об’єкта становить:

  • S = S1 + S2 + S3 = 1,16 + 1,38 + 0,15 = 26,9 мм.

Якщо порівняти результати з параметрами, регламентованими СНиП для об’єктів, що стоять на стрічковому підставі на зазначених типах ґрунту, значення опади розташоване нормативних межах.

Чим примітна методика пошарового підсумовування осад

  1. Застосовуючи метод пошарового підсумовування осад грунту, легко прораховується осаду будь-яких типів фундаментів, незважаючи на їх геометрію, структуру і габарити;
  2. Методика дозволяє маніпулювати безліччю параметрів грунтових шарів з урахуванням рівня залягання грунтових вод;
  3. Цим способом можна точно розраховувати монолітні і лінійні фундаменти з використанням значень напруг в скельних породах грунту під фундаментом;
  4. Реалізація цієї методики дозволяє користуватися не тільки методом розрахунку кутових змінних, але і для розрахунку всіляких розрізів по вертикалі.


У цій методики існують недоліки: Це досить складні ручні розрахунки (якщо не користуватися спеціальними онлайн або комп’ютерними програмами), тому любителю оперування формулами недоступно. Методика розрахунків займає багато часу, тому найчастіше застосовується для розрахунків фундаментів великих, важких і масивних будівельних об’єктів з підставою глибокого закладення. В індивідуальному будівництві метод непрактичний, тому не застосовується.