Несущая способность грунта

Несущая способность грунта является важным геотехническим параметром, определяющим жизнеспособность строительных проектов. Этот показатель характеризует способность грунта выдерживать нагрузки от строительной конструкции без возникновения в основании сооружения недопустимых деформаций. Если вы планируете построить дом, важно убедиться, что грунт, на котором ведутся монтажные работы, сможет предотвратить чрезмерную осадку и обеспечит стабильность здания в долгосрочной перспективе.

Расчет несущей способности грунта – это исследование, позволяющее убедиться в том, что почва под строительным объектом способна выдержать его вес и обеспечить безопасную эксплуатацию:

• самого здания и его конструктивных элементов;
• установленного в нем оборудования;
• инженерных сетей;
• находящихся в здании или сооружении людей.

Для подтверждения этого подсчитывается вес всех конструктивных элементов, таких как фундамент, стойки, стены, балки, кровля. Общая сумма нагрузок сравнивается с действующими нормами, установленными ГОСТ 5686.

В каких случаях проводятся расчеты

Несущая способность грунтов – это одна из его основных характеристик, которую необходимо знать при строительстве здания. Она показывает, какую нагрузку может выдержать единица площади грунта и измеряется в кг/см2 или т/м2.. Определение несущей способности грунта проводится при:

• разработке проекта, расчетах площади, глубины и выборе вида фундамента (лента, сваи, подушки). По несущей способности грунта определяют, какой должна быть опорная площадь фундамента. Чем хуже способность грунта выдерживать нагрузку, тем больше должна быть площадь фундамента. Сама несущая способность почвы зависит от трех факторов — тип грунта, степень уплотнения и насыщенность влагой. Увеличение влажности почвы снижает ее несущую способность в несколько раз. За исключением песков большой и средней зернистости – они не изменяют свои свойства при увеличении влажности;
• определении (изменении) функциональности здания — в зависимости от назначения объекта, дополнительный вес определенного оборудования может привести к преждевременному износу фундамента, вызвать разрыв трубопроводов, появление трещин в стенах;
• проведении капитального ремонта — перед проведением работ необходим расчет несущей способности, так как он дает возможность проверить, что сооружению не будет нанесен вред. Если компания, проводящая экспертизу почвы, даст негативное заключение, вам будут предложены рекомендации по увеличению сопротивления несущей способности грунтов;
• после появления технических проблем. Если вы заметили, что ваш дом имеет дефекты и начинает разрушаться, может потребоваться исследование несущей способности его основания. Расчет несущей способности грунта позволит найти причины образования трещин, провисания плит, разрыва трубопроводов и провести необходимые ремонтные работы.

Если возникли подозрения, что почва под вашим домом имеет недостаточную несущую способность, важно действовать быстро – заказывать экспертизу и принимать меры для усиления основания. В противном случае слабость опорного грунта может нанести зданию серьезный ущерб.

Геологические изыскания

Несущая способность грунта под фундамент определяется методом забора его проб по углам здания, определения типов почвы в геологическом разрезе и расчетов несущих характеристик. Изыскания включают забор образцов грунта в месте застройки дома методом бурения шурфов или скважин. Образец позволит:

• определить уровень залегания грунтовых вод и степень промерзания почвы. Обе характеристики непосредственно влияют на прочность подошвы фундамента, усадочные процессы и степень деформации несущих конструкций;
• классифицировать грунт по основным свойствам – глина, суглинок, супесь, песок для определения их плотности;
• установить наличие проблемных грунтов — вспучивающихся, лессовых, плавучих, промерзающих, карстовых, которые негативно влияют на их устойчивость и несущие способности.

Для определения механических свойств почвы и ее консистенции в образце используются соответствующие таблицы:

Слой плодородной почвы, залегающий на глубину от 0.5 до 0.8 м в геологических изысканиях, не учитывается.

Методика оценки несущей способности грунта

Оценка несущей способности грунта проводится в лабораторных или полевых условиях методом испытаний полученных в результате отбора образцов на специальном оборудовании. В ходе испытаний измеряются такие ключевые параметры, как:

• сцепление грунта;
• угол внутреннего трения;
• предельное давление.

Эти показатели используются для расчета коэффициентов несущей способности в соответствии с установленными формулами. Одним из основных способов, использующихся в расчетах плотности грунта для ленточного фундамента, является формула Карла Терцаги, американского геолога, специализирующегося на механике почв:
Spt=(p-ut)tgφ+C, где

• Spt – сопротивление сдвигу грунта, которое изменяется со временем благодаря его уплотнению;
• ut – давление за время t, возникающее в воде, заполняющей поры в грунте и частично воспринимающее на себя нагрузку;
• C- сцепление грунта;
• Φ- угол внутреннего трения

Согласно теории механики почв, сопротивление сдвигу грунта Spt увеличивается во времени за счет сил внутреннего трения в условиях постепенного уменьшения порового давления. Методология оценки этого потенциала позволяет не только определить значение несущих характеристик грунтов, но и добиться их значительного улучшения.

Стабилизация грунтов

Повышение несущей способности грунтов и их стабилизация – одна из важных задач в современном строительстве. Особенности механического поведения некоторых естественных (торф, лесс и т.п.) или искусственных (промышленные отходы и т.п.) грунтов требуют их улучшения. Чтобы повысить несущую способность грунта до требуемых характеристик, избежать закладки фундамента в почву со значительной долей вязкой деформации и низкой прочностью на сдвиг, применяются следующие технологии стабилизации:

• предварительная нагрузка – ее использование направлено на уплотнение почвы путем приложения временных нагрузок. Это помогает уменьшить последующие деформации ползучести грунтов, на которых возведены строительные объекты;
• химические инъекции — впрыскивание силикатов в мокрые грунты обеспечивают реакцию с частицами почвы, образуя более стабильные связи и снижая чувствительность к увлажнению. Такой метод повышает сцепление, прочность и несущие характеристики почвы;
• вертикальное дренирование – используется для первичного уплотнения рыхлых и мелкозернистых грунтов. Метод не может обеспечить стабилизацию ползучести почв, поэтому его необходимо применять с другими технологиями стабилизации;
• полная или частичная замена – используется для стабилизации почв полигонов ТБК. При этом часть мусорных отходов извлекается и заменяется более стабильным материалом.

Таким образом, умение рассчитать коэффициенты несущей способности грунта позволяет проектировать и строить объекты любых размеров на почвах с самыми разными механическими характеристиками.

Поделиться: