Осредненное расчетное значение удельного веса грунтов залегающих ниже подошвы фундамента

73. Определение расчетного сопротивления грунта

Автор: Вараксин Петр

1. Когда и зачем необходим расчет?
2. Как выполнить расчет сопротивления грунта в программе?
3. Сравнение полученных результатов

В версии ЛИРА 10.12 стало возможным определять расчетное сопротивление основания грунта согласно нормативным документам. В этой заметке мы рассмотрим особенности выполнения такого расчета в программе, а также на примере сравним полученные результаты ручного расчета с расчетом из расчетного комплекса.

Когда и зачем необходим расчет?

Проектируя конструкцию фундаментов мелкого заложения, инженер сталкивается с необходимостью выполнения проверок ограничивающих появление чрезмерных осадок здания.

Некоторые методы расчета осадок имеют свои границы применения.

Так, выполняя расчет осадок, применяя схему в виде линейно деформируемого полупространства с уловным ограничением глубины сжимаемой толщи, необходимо соблюдать условие, по которому среднее давление под подошвой фундамента P не должно превышать расчетное сопротивление грунта основания R п.5.6.6 СП 22.13330.2016.

Y_c1 и Y_c2 — коэффициенты условий работы, принимаемые по таблице 5.4;

k — коэффициент, принимаемый равным единице, если прочностные характеристики грунта ( φ_II и
с_II ) определены непосредственными испытаниями, и

M_γ, M_q, M_с — коэффициенты, принимаемые по таблице 5.5;

k_z — коэффициент, принимаемый равным единице при (здесь z₀ =8 м);

b — ширина подошвы фундамента, м (при бетонной или щебеночной подготовке толщиной h_n допускается увеличивать b на 2h_n );

γ_II — осредненное (см. 5.6.10) расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента (при наличии подземных вод определяется с учетом взвешивающего действия воды), кН/м 3 ;

γ`_II — то же, для грунтов, залегающих выше подошвы фундамента, кН/м 3 ;

c_II— расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента (см. 5.6.10), кПа;

d₁ — глубина заложения фундаментов, м, бесподвальных сооружений от уровня планировки или приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подвала, вычисляемая по формуле (5.8). При плитных фундаментах за d₁ принимают наименьшую глубину от подошвы плиты до уровня планировки;

здесь 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/м 3 ;

d_b — глубина подвала, расстояние от уровня планировки до пола подвала, м (для сооружений с подвалом глубиной свыше 2 м принимают равным 2 м).

При бетонной или щебеночной подготовке толщиной h_n допускается увеличивать d₁ на h_n.

Значение R в данном выражении совпадает с таким давлением под подошвой фундамента, при котором зоны пластических деформаций развиваются на глубину Z=b/4, что соответствует началу фазы образования областей сдвига. При превышении давления будет наблюдаться существенное развитие областей пластической деформации под краями фундамента, что нарушит изначально принятую линейную зависимость между напряжениями и деформациями.

Впервые данная формула появилась в нормативных документах в СНиП 2.02.01-83 и является выражением для расчетного сопротивления грунта выведенного из формулы Пузыревского-Герсеванова.

Как выполнить расчет сопротивления грунта в программе?

Для определения данных расчетного сопротивления в программе необходимо указать какие элементы будут входить в рассматриваемую группу. Данные элементы также должны иметь назначенное значение Pz в параметрах упругого основания.

Во вкладке «группы свай и фундаментов» следует ввести размеры здания и выделенного фундамента

Свойства грунтового основания определяются в расчете из вкладки «Редактор грунта»

Сравнение полученных результатов

В примере участвует столбчатый фундамент без подвала с однородным грунтом

Результат ручного расчета

Результаты расчетного сопротивления отображаются как в модуле грунт для одного конечного элемента, так и для всех элементов входящих в группу плитного фундамента

Результаты расчета в ЛИРА 10.12

Значение расчетного сопротивления грунта можно сравнить с средним давлением P_ср = 12 тс/м2 P_ср ≤ R_z – условие выполняется

О некоторых особенностях ввода данных

• Произведение длины и ширины указанного фундамента должно отличаться не более чем на 3% от реальной площади выделенных элементов
• Если характеристики для расчета были взяты по таблицам норм (коэффициенты для расчета сопротивление грунта таблицы приложения А), то необходимо поставить соответствующую галочку, это влияет на значение коэффициента для грунта
• При наличии подвала, следует внести соответствующие значения для определения приведенной глубины заложения фундаментов k
• При наличии подвала, следует внести соответствующие значения для определения приведенной глубины заложения фундаментов d₁
• Коэффициенты γ_c2 для жесткой конструкции при промежуточных значениях определяются интерполяцией

Дополнительно при определении расчетного сопротивления в модуле ГРУНТ выполняется проверка слабо подстилающего слоя в пределах глубины сжимаемой толщи по пункту 5.6.25 СП 22.13330.2016.

σ_Zp, σ_Zy, σ_Zg — вертикальные напряжения в грунте на глубине z от подошвы фундамента (см. 5.6.31), кПа;

R_z — расчетное сопротивление грунта пониженной прочности, кПа, на глубине z, вычисленное по формуле (5.7) для условного фундамента шириной , м, равной:

здесь N — вертикальная нагрузка на основание от фундамента, l и b — соответственно длина и ширина фундамента.

При возникновении ошибки расчета, связанных с пунктом 5.6.25 следует изменить исходные данные:

• увеличить глубину заложения фундамента
• повысить характеристики слоев грунта, залегающих в сжимаемой толще
• уменьшить нагрузку P_z
• изменить габариты фундамента
• уменьшить минимальную глубину сжимаемой толщи

Список литературы

1. Насонов С.Б. Руководство по проектированию и расчету строительных конструкций. В помощь проектировщику. – Москва, АСВ, 2017.
2. Малышев М.В., Г.Г. Болдырев. Механика грунтов основания и фундаменты (в вопросах и ответах). – Москва, АСВ, 2004.
3. СП 22.13330.2016 Основания зданий и сооружений. (с Изменением N 3)

Заметки эксперта

Новости

Публикации

Вебинары

ЛИРА софт приняла участие в знаковом событии — международном форуме, посвященный устойчивости зданий к сейсмическим угрозам в Satbayev University.

05 марта 2024

Приглашаем принять участие в обучающем онлайн-проекте — BIM-факультет АСКОН. ЛИРА софт выступила одним из спикеров и партнеров проекта.

05 марта 2024

Присоединяйтесь к ЛИРА софт на серии вебинаров Russian BIM Days, организованных ИЕСОФТ совместно с Академией Осознанного Проектирования.

22 февраля 2024

Алексей Колесников, технический директор ЛИРА софт, выступит 29 февраля в 13:30 на площадке Amber Plaza в рамках конференции «IT в архитектуре и строительстве. Вызовы 2024».

20 февраля 2024

Выполнено формирование информационной модели многоэтажного
жилого здания в BIM-системе Renga. Проведен экспорт модели и расчет конструктивной
системы здания в ПК Лира 10.12. Представлены результаты моделирования и
проектирования.

12 февраля 2024

В большинстве опытов по испытанию адгезионных соединений измеряется средняя адгезионная прочность. Данная величина вычисляется как отношение разрушающей нагрузки к площади склейки. Подобный подход подразумевает равномерное распределение касательных напряжений. Исследователи давно обнаружили, что средняя адгезионная прочность соединения является сильной функцией геометрических [1] и физико-механических параметров модели и, следовательно, делает малоинформативными и несопоставимыми экспериментальные данные, выполненные на отличающихся образцах. Малочисленные результаты по измерению касательных напряжений по площади склейки с использованием преимущественно поляризационно-оптических методов [2] показывают, что распределение напряжений является нелинейной функцией. При этом наблюдается концентрация напряжений у торцов модели. В связи с этими фактами возникает необходимость детального изучения напряженно-деформированного состояния адгезионных соединений.

06 июня 2019

В статье рассмотрено практическое применение методики нелинейного статического анализа сейсмостойкости зданий и сооружений. Произведен расчет одноэтажной стальной рамы нелинейным статическим и нелинейным динамическим методами. В результате анализа полученных результатов расчета показана значимость высших форм колебаний и необходимость анализа их влияния на реакцию системы.

06 февраля 2018

С помощью современного программно-вычислительного комплекса ЛИРА 10.6 выполнена сравнительная оценка напряженно–деформированного состояния не поврежденного и коррозионно-поврежденного железобетонного элемента при динамическом и статическом нагружении. Проанализировано влияния ослабленного коррозией бетонного участка сжатой зоны на перераспределение напряжений в сечении.

25 января 2018
Покажем взаимодействие между ПК ЛИРА 10.12 при передаче данных в ПК Renga.
20 сентября 2023

Участники вебинара узнают, как обмениваться данными и экономить время на создании расчетных моделей в ПК ЛИРА 10.12, используя уже существующие модели из ModelStudio CS.

04 сентября 2023

На вебинаре вы научитесь где и как правильно использовать тот или иной способ задания нагрузки. Будут рассмотрены полезные типы нагрузок, которые, возможно, вами никогда не использовались.

12 июля 2023
Рассмотрим реальные примеры уже построенных или проектируемых объектов
22 марта 2023

ЛИРА 10 — современный и удобный инструмент для численного исследования прочности и устойчивости конструкций и их автоматизированного проектирования методом конечных элементов.

• Дистрибутивы
• Методические пособия
• Расчетные схемы
• Опыт пользователей

Осредненное расчетное значение удельного веса грунтов залегающих ниже подошвы фундамента

31. Основные принципы конструирования плитных фундаментов.

Сплошные фундаменты выполняются из монолитного жб. По конструктивным решениям сплошные фундаменты разделяют на плитные и коробчатые. Плитные фундаменты могут быть гладкими и ребристыми.

Толщину плиты, работающей на изгиб в двух взаимно перпендикулярных направлениях, определяют расчётом на моментные нагрузки и исходя из расчёта на продавливание в местах опирания колонн.

Опирание колонн на гладкие и коробчатые плиты осуществляется через сборные и монолитные стакана, ребристые плиты соединяются с колоннами с помощью монолитных стаканов или выпусков арматуры.

Армирование фундаментных плит осуществляется:

— плоскими сварными сетками рабочей арматурой одного направления и пространственными поддерживающими каркасами;

— отдельными стержнями, расположенными в двух направлениях;

— унифицированными плоскими сварными сетками с добавлением отдельных стержней в местах наибольшего момента;

— отдельными стержнями в продольном направлении и сварными каркасами в поперечном.

См. рисунки в тетради.

32. Расчетное сопротивление грунтов основания.

2.41. При расчете деформаций основания с использованием расчетных схем, указанных в п. 2.40 , среднее давление под подошвой фундамента p не должно превышать расчетного сопротивления грунта основания R, кПа (тс/м 2 ), определяемого по формуле

М _g , М_q , M_c — коэффициенты, принимаемые по табл. 4 ;

k_z — коэффициент, принимаемый равным:

при b < 10 м - k_z = 1, при b ³ 10 м — k_z = z₀/b + 0,2 (здесь z₀ = 8 м);

b — ширина подошвы фундамента, м;

g _II — осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента (при наличии подземных вод определяется с учетом взвешивающего действия воды), кН/м 3 (тс/м 3 );

g / _II — то же, залегающих выше подошвы;

с_II — расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента, кПа (тс/м 2 );

d₁ — глубина заложения фундаментов бесподвальных сооружений от уровня планировки или приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подвала, определяемая по формуле

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

h_cf — толщина конструкции пола подвала, м;

g _cf — расчетное значение удельного веса конструкции пола подвала, кН/м 3 (тс/м 3 );

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

Примечания : 1. Формулу (7 ) допускается применять при любой форме фундаментов в плане. Если подошва фундамента имеет форму круга или правильного многоугольника площадью А, принимается

2. Расчетные значения удельного веса грунтов и материала пола подвала, входящие в формулу (7 ), допускается принимать равными их нормативным значениям.

3. Расчетное сопротивление грунта при соответствующем обосновании может быть увеличено, если конструкция фундамента улучшает условия его совместной работы с основанием.

4. Для фундаментных плит с угловыми вырезами расчетное сопротивление грунта основания допускается увеличивать на 15 %.

33. Определение основных размеров фундаментов мелкого заложения. Общие положения.

Расчёт фмз начинают с предварительного выбора его конструкции и основных размеров, к которым относятся глубина заложения фундамента, размеры и форма подошвы.

При назначении глубины заложения фмз необходимо руководствоваться следующими факторами – инженерно-геологическими и гидрогеологическими условиями площадки, глубина сезонного промерзания грунтов, конструктивные особенности возводимого здания, включая глубину прокладки подземных коммуникаций, наличие и глубину заложения соседних фундаментов.

Форма подошвы фундамента во многом определяется конфигурацией в плане возводимой части надземной конструкции. Она может быть круглой, кольцевой, многоугольной, квадратной, прямоугольной, ленточной, тавровой, крестообразной, а в стеснённых условиях и более сложного очертания. В сборных фундаментах её определяет и форма составных элементов и блоков.

Центрально-сжатый фундамент

При расчётах фмз по второму предельному состоянию площадь подошвы предварительно может быть определена ил условия P < R , таким образом приняв P = R

где No – расчётная вертикальная нагрузка на уровне обреза фундамента

гамма на d – вес фундамента и грунта на уступах.

Получив площадь фундамента находят его ширину, в зависимости от конфигурации в плане.

Величина R определяется по известной формуле.

Далее методом приближений подбирается наиболее близкое значении величины b и A .

Внецентренно-нагруженный фундамент

А= l * b , ,

= суммарная нагрузка на основание, включая вес фундамента и грунта на его уступах;

А – площадь подошвы фундамента;

е – эксцентриситет равнодействующей относительно центра тяжести подошвы;

b – размер подошвы фундамента.

Поскольку при внецентренном нагружении относительно одной из центральных осей максимальное давление на основание действует только под краем фундамента, при подборе размеров подошвы фундамента его допускается принимать на 20 % больше расчётнго сопротивления грунта:

Если точка приложения силы смещена относительно обеих осей инерции, то:

Поскольку в этом случае максимальное давление действует только по одной точке подошвы, то допускается условие: Р

34. Последовательность расчета и проектирования фундаментов мелкого заложения.

2. сбор нагрузок в характреных сечениях

3. выбор глубины заложения

4. выбор Амин= b * l из условия Р< R

5.Расчёт осадки S < Su

6. Неравномерность осадок

8.Просадка , набухание , оседание , горизонт

9. Слабый подстилающий грунт

10. Осадка по времени

11.

12. Определение прочности и устойчивости массива под зданием в целом.

13. Расчёт фундамента – конструирование тела фундамента и проверка по несущей способности и деформациям.

14. Конструирование фундамента под всё здание. Проверить дополнительными расчётами.

15. Проектирование фундамента.

35. Подбор площади подошвы центрально нагруженного фундамента.

Центрально нагруженным считают фундамент, у которого равнодействующая внешних нагрузок проходит через центр площади его подошвы. Реактивное давление грунта по подошве жесткого центрально нагруженного фундамента принимается равномерно распределенным интенсивностью , где No – расчётная нагрузка на уровне обреза фундамента, Gf и Gg – расчётные значения веса фундамента и грунта на его уступах, А – площадь подошвы фундамента.

В предварительных расчётах вес грунта и фундамента в объёме параллелепипеда, в основании которого лежит площадь фундамента А, определяется так:

, где — среднее значение удельного веса фундамента и грунта на его уступах, принимаемое обычно 20 кН/м3, d – глубина заложения фундамента, м.

Приняв получим формулу для определения необходимой площади подошвы фундамента:

Рассчитав площадь подошвы, находят его ширину в зависимости от конфигурации в плане.

После вычисления значения b принимают размеры фундамента с учётом модульности и унификации конструкций и проверяют давление по его подошве по формуле , найденная величина Р должна быть как можно более близка к R .

36. Подбор площади подошвы внецентренно нагруженного фундамента.

Внецентренно нагруженным считают фундамент, у которого равнодействующая внешних нагрузок не проходит через центр тяжести площади его подошвы. Такое нагружение фундамента является следствием передачи на него момента или горизонтальной составляющей нагрузки либо результатом одностороннего давления грунта на его боковую поверхность, как, например, у фундамента под наружную стену заглубленного помещения.

При расчёте давление по подошве внецентренно нагруженного фундамента принимают изменяющимся по линейному закону, а его краевые значения при действии момента сил относительно одной из главных осей определяют по формуле . Подстановкой значений А= lb W = b 2 l /6 и М= получаем

где — суммарная вертикальная нагрузка на основание, включая вес фундмента и грунта на его уступах, е – эксцентриситет равнодействующей относительно цт подошвы.

Эпюра давлений может однозначной и двузначной, размеры фундамента стремятся добрать таким образом, чтобы она однозначной и не происходило отрыва подошвы фундамента от основания.

Поскольку при внецентренном нагружении относительно одной из центральных осей максимальное давление на основание действует только под краем фундамента, при подборе размеров подошвы фундамента его допускается принимать на 20 % больше расчётного сопротивления грунта:

Если точка приложения силы смещена относительно обеих осей инерции, то:

Поскольку в этом случае максимальное давление действует только по одной точке подошвы, то допускается условие: Р

37. Проверка давления на подстилающий слой слабого грунта.

При наличии в пределах сжимаемой толщи основания слабых грунтов с расчётным сопротивлением меньшим, чем давление на несущий слой необходимо проверить давление в них, чтобы уточнить возможность применения при расчёте основания теории линейной деформируемости грунтов. Последнее требует, чтобы полное давление на кровлю подстилающего слоя не превышало его расчётного сопротивления, т.е. , где сигмы – вертикальное напряжение в грунте на глубине z от подошвы фундамента, Rz – расчётное сопротивление грунта на глубине кровли слабого слоя.

Величину Rz определяют по формуле как для условного фундамента шириной bz и глубиной заложения dz .

Ширину условного фундамента назначают с учётом рассеивания напряжений в пределах слоя толщиной z . Если принять, что давление действует по подошве условного фундамента, то площадь его подошвы должна составлять , отсюда находим ширину условного фундамента , где а= , l и b – длина и ширина подошвы проетируемого фундамента.

38. Определение осадки фундаментов методом послойного суммирования.

Этот метод (без возможности бокового расширения грунта) рекомендован СНиП 2.02.01-83 и является основным при расчётах осадок фундаментов пром и гражданских сооружений. Вначале производится привязка фундамента к инженерно-геологической системе основания, т.е. совмещение его оси с литологической колонкой грунтов. При известных нагрузках от сооружения определяется среднее давление на основание по подошве фундамента р. Затем начиная от поверхности природного рельефа строится эпюра природного давления по оси фундамента. Зная природное давление в уровне подошвы , определяют дополнительное вертикальное напряжение в плоскости подошвы . В том же масштабе строят эпюру дополнительных напряжений по оси фундамента.

Построив эпюры природного давления и дополнительно напряжения, находят нижнюю границу сжимаемой толщи. Уровень, при котором и есть эта граница.

Сжимаемую толщу основания разбивают на элементарные слои так, чтобы в пределах каждого слоя грунт был однородным. Принимают 0.4 b = hi . Зная дополнительные напряжения в середине каждого элементарного слоя , определяют его сжатие.

Модуль деформации Е или относительный кэф сжимаемости определяют по компрессионным кривым в зависимости от природного давления и дополнительного напряженя в середине каждого элементарного слоя грунта.

Общая осадка фундамента находится как сумма величин сжатия каждого элементарного слоя в пределах сжимаемой толщи или бета равно 0.8

39. Определение осадки фундаментов методом эквивалентного слоя.

Назовём эквивалентным такой слой грунта толщиной , осадка которого при сплошной нагрузке на поверхности будет равна осадке грунтового полупространства под воздействием местной нагрузки той же интенсивности

Осадку слоя грунта толщиной при сплошной нагрузке можно определить из условия одномерного его сжатии без возможности бокового расширения. Тогда, принимая деформацию сжатия любого элементарного слоя в пределах этой толщи найдём осадку всего слоя:

или используя относительный кэф сжимаемости грунтов .

С другой стороны, осадка поверхности грунтового полупространства под действием местной нагрузки будет равна . Тогда получим , или окончательно .

Отсюда следует, что толщина эквивалентного слоя грунта зависит от кэфа Пуассона v , кэфа формы площади и жёсткости фундамента w и его ширины b . Назовём А w – кэф эквивалентного слоя.

Для однородного основания достаточно подставить в эти формулы все численные значения и найти осадку. Для многослойного необходимо найти средневзвешенный кэф сжимаемости слоистого напластования:

Тогда осадка многослойного основания

40. Определение осадки фундаментов с использованием схемы линейно деформируемого слоя.

Метод линейно-деформируемого слоя

Расчет осадки основания методом линейно-деформируемого слоя разработан К.Е. Егоровым и применяется в следующих случаях:

В пределах сжимаемой толщи и основания, определенной с помощью метода послойного суммирования Нс, залегает слой грунта с модулем деформации Е ≥100 МПа и толщиной h1, удовлетворяющей условию

(7.17)

где Е2 — модуль деформации грунта, подстилающего слой грунта с модулем деформации Е1.

Ширина или диаметр фундамента b≥10 м и модуль деформации грунтов основания Е≤10 МПа.

Толщина линейно-деформируемого слоя H в первом случае принимается до кровли малосжимаемого грунта, во втором случае вычисляется по формуле

(7.18)

где Но и ψ — принимаются для оснований, сложенных пылевато-глинистыми грунтами — 9 м и 0,15 м;

kр— коэффициент, принимаемый равным kр = 0,8 при среднем давлении под подошвой фундамента P = 100 кПа и kр = 1,2 при Р = 500 кПа, а при промежуточных значениях — по интерполяции.

В случае, если в основании имеются глинистые и песчаные грунты, значение Н находят по формуле

(7.19)

Осадку основания с использованием расчетной схемы линейно-деформируемого слоя (рис. 7.13) определяют по формуле

(7.20)

kс — коэффициент, принимаемый в зависимости от относительной суммарной толщины деформирующихся слоев (2Н/b), определяется по табл. ;

km — коэффициент, зависящий от модуля деформации и ширины фундамента, принимается по табл.

ki и ki-1 — коэффициенты, определяемые по табл.7.4 в зависимости от формы подошвы фундамента, соотношения сторон и относительной глубины, на которой расположены подошва и кровля i-гo слоя (соответственно ζi=2zi/b; ζi-1 =2zi-1/b); Ei — модуль деформации i-го слоя грунта.

Рис. 7.13. Схема к расчету осадки методом линейно-деформируемого слоя

5.5.2. Расчетное сопротивление грунтов основания

Зависимость «нагрузка-осадка» для фундаментов мелкого заложения можно считать линейной только до определенного предела давления на основание (рис. 5.22). В качестве такого предела принимается расчетное сопротивление грунтов основания R [4]. При расчете деформаций основания с использованием указанных в п. 5.5.1 расчетных схем среднее давление под подошвой фундамента (от нагрузок для расчета оснований по деформациям) не должно превышать расчетного сопротивления грунта основания R , кПа, определяемого по формуле

где γ_c1 и γ_c2 — коэффициенты условий работы, принимаемые по табл. 5.11; k — коэффициент, принимаемый: k = 1, если прочностные характеристики грунта ( с и φ ) определены непосредственными испытаниями, и k = 1,1, если указанные характеристики приняты по таблицам, приведенным в гл. 1; М_γ , М_q и М_c — коэффициенты, принимаемые по табл. 5.12; k_z — коэффициент, принимаемый: k_z = 1 при b < 10 м, k_z = z₀/b + 0,2 при b ≥ 10 м (здесь b — ширина подошвы фундамента, м; z₀ = 8 м); γ_II — расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента (при наличии подземных вод определяется с учетом взвешивающего действия воды), кН/м 3 ; γ´_II — то же, залегающих выше подошвы; с_II — расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента, кПа; d₁ — глубина заложения фундаментов бесподвальных сооружений или приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подвала,’определяемая но формуле

d₁ = h_s + h_cfγ_cf/γ´_II

(здесь 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 материала пола подвала, кН/м 3 ); d_b — глубина подвала — расстояние от уровня планировки до пола подвала, м (для сооружений с подвалом шириной В ≤ 20 м и глубиной более 2 м принимается d_b = 2 м, при ширине подпали В > 20 и принимается d > 0).

Рис. 5.22. Характерная зависимость «нагрузка — осадка» для фундаментов мелкого заложения

Если d₁ > d (где d — глубина заложения фундамента), то d₁ принимается равным d , a d_b = 0.

Формула (5.29) применяется при любой форме фундаментов в плане. Если подошва фундамента имеет форму круга или правильного многоугольника площадью А , то принимается b = . Расчетные значения удельных весов грунта и материала пола подвала, входящие в формулу (5.29), допускается принимать равными их нормативным значениям (полагая коэффициенты надежности по грунту и материалу равными единице). Расчетное сопротивление грунта при соответствующем обосновании может быть увеличено, если конструкция фундамента улучшает условия его совместной работы с основанием. Для фундаментных плит с угловыми вырезами расчетное сопротивление грунта основания допускается увеличивать на 15%.

ТАБЛИЦА 5.11. ЗНАЧЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТОВ γ_с1 и γ_с2

Грунты	γс1	γс2 для сооружений с жесткой конструктивной схемой при отношении длины сооружения или его отсека к его высоте L/H
		≥ 4	< 1,5
Крупнообломочные с песчаным заполнителем и песчаные, кроме мелких и пылеватых Пески мелкие Пески пылеватые: маловлажные и влажные насыщенные водой Крупнообломочные с пылевато-глинистым заполнителем и пылевато-глинистые с показателем текучести грунта или заполнителя: IL ≤ 0,25 0,25 < IL ≤ 0,5 IL > 0,5	1,4 1,3

Примечания: 1. Жесткую конструктивную схему имеют сооружения, конструкции которых приспособлены к восприятию усилий от деформаций оснований путем применения специальных мероприятий.

2. Для сооружений с гибкой конструктивной схемой значение коэффициента γ_c2 принимается равным единице.

3. При промежуточных значениях L/H коэффициент γ_c2 определяется интерполяцией.

ТАБЛИЦА 5.12. ЗНАЧЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТОВ M_γ, M_q, M_c

φII,°	Mγ	Mq	Mc	φII,°	Mγ	Mq	Mc
0	0	0	3,14	23	0,69	3,65	6,24
1	0,01	0,06	3,23	24	0,72	3,87	6,45
2	0,03	1,12	3,32	25	0,78	4,11	6,67
3	0,04	1,18	3,41	26	0,84	4,37	6,90
4	0,06	1,25	3,51	27	0,91	4,64	7,14
5	0,08	1,32	3,61	28	0,98	4,93	7,40
6	0,10	1,39	3,71	29	1,06	5,25	7,67
7	0,12	1,47	3,82	30	1,15	6,59	7,95
8	0,14	1,55	3,93	31	1,24	5,95	8,24
9	0,16	1,64	4,05	32	1,34	6,34	8,55
10	0,18	1,73	4,17	33	1,44	6,76	8,88
11	0,21	1,83	4,29	34	1,55	7,22	9,22
12	0,23	1,94	4,42	35	1,68	7,71	9,58
13	0,26	2,05	4,55	36	1,81	8,24	9,97
14	0,29	2,17	4,69	37	1,95	8,81	10,37
15	0,32	2,30	4,84	38	2,11	9,44	10,80
16	0,36	2,43	4,99	39	2,28	10,11	11,25
17	0,39	2,57	5,15	40	2,46	10,85	11,73
18	0,43	2,73	5,31	41	2,66	11,64	12,24
19	0,47	2,89	5,48	42	2,88	12,51	12,79
20	0,51	3,06	5,66	43	3,12	13,46	13,37
21	0,56	3,24	5,84	44	3,38	14,50	13,98
22	0,61	3,44	6,04	45	3,66	15,64	14,64

Когда расчетная глубина заложения фундаментов принимается от уровня планировки подсыпкой, в проекте оснований и фундаментов должно приводиться требование о необходимости выполнения планировочной насыпи до приложения полной нагрузки на основание. Аналогичное требование должно содержаться и в отношении устройства подсыпок под полы в подвале.

Коэффициенты M_γ, M_q и M_c , входящие в формулу (5.29), получены исходя из условия, что зоны пластических деформаций под краями равномерно загруженной полосы (рис. 5.23) равны четверти ее ширины и вычисляются по следующим соотношениям:

M_γ = ψ/4; M_q = 1 + ψ; M_c = ψctgφ_II,

где ψ = π/(ctgφ_II + φ_II – π/2) ; φ_II — расчетное значение угла внутреннего трения, рад.

Рис. 5.23. Зоны пластических деформаций в основании под краями равномерно загруженной полосы

При вычислении R значения характеристик φ_II , с_II и γ_II принимаются для слоя грунта, находящегося под подошвой фундамента до глубины z_R = 0,5 b при b < 10 м и z_R = t + 0,1b при b ≥ 10 м (здесь t = 4 м). При наличии нескольких слоев грунта от подошвы фундамента до глубины z_R принимаются средневзвешенные значения указанных характеристик. Аналогичным образом поступают и с коэффициентами γ_cl и γ_c2 .

Как видно из формулы (5.29), значение R зависит не только от физико-механических характеристик грунтов основания, но и от искомых геометрических размеров фундамента — ширины и глубины его заложения. Поэтому определение размеров фундаментов приходится вести итерационным способом, задавшись предварительно какими-то начальными размерами.

Пример 5.5. Определить расчетное сопротивление грунта основания для ленточного фундамента шириной b = 1,4 м при следующих исходных данных. Проектируемое здание — 9-этажное крупнопанельное с жесткой конструктивной схемой. Отношение длины его к высоте L/H = 1,5. Глубина заложения фундаментов от уровня планировки по конструктивным соображениям принята d = 1,7 м. Здание имеет подвал шириной В = 12 м и глубиной d_b = 1,2 м. Толщина слоя грунта от подошвы фундамента до пола подвала h_s = 0,3 м, толщина бетонного пола подвала h_сf = 0,2 м, удельный вес бетона γ_II = 23 кН/м 3 . Площадка сложена песками мелкими средней плотности маловлажными. Коэффициент пористости е = 0,74, удельный вес грунта ниже подошвы γ_II = 18 кН/м 3 , выше подошвы γ´_II = 17 кН/м 3 . Нормативные значения прочностных и деформационных характеристик приняты по справочным таблицам, приведенным в гл. 1: φ_n = φ_II = 32º, с_n = c_II = 2 кПа, E = 28 МПа.

Решение. Для вычисления расчетного сопротивления грунта основания по формуле (5.29) принимаем: по табл. 5.11 для песка мелкого маловлажного и здания жесткой конструктивной схемы при L/H = 1,5, γ_с1 = 1,3 и γ_с2 = 1,3; по табл. 5.12 при φ_II = 32º M_γ = 1,34; M_q = 6,34 и М_c = 8,55. Поскольку значения прочностных характеристик грунта приняты по справочным таблицам, k = 1,1. При b = 1,4 м < 10 м k_z = 1.

Приведенная глубина заложения фундамента от пола подвала по формуле (5.30)

d₁ = 0,3 + 0,2 · 23/17 = 0,57 м.

По формуле (5.29) определяем:

R = [1,34 · 1 · 1,4 · 18 + 6,34 · 0,57 · 17 + (6,34 – 1)1,2 · 17 + 8,55 · 2] = 1,54 · 221 = 340 кПа.

Предварительные размеры фундаментов назначаются по конструктивным соображениям или исходя из значений расчетного сопротивления грунтов основания R₀ , приведенных в табл. 5.13. Значениями R₀ допускается также пользоваться для окончательного назначения размеров фундаментов сооружений III класса, если основание сложено горизонтальными (уклон не более 0,1) выдержанными по толщине слоями грунта, сжимаемость которых не увеличивается с глубиной в пределах двойной ширины наибольшего фундамента ниже глубины его заложения.

Двойную интерполяцию при определении R₀ по табл. 5.13 для пылевато-глинистых грунтов с промежуточными значениями I_L и е рекомендуется выполнять по формуле [2]

Руководство по проектированию оснований зданий и сооружений
СНиП 2.02.01-83. Основания зданий и сооружений

где e₁ и e₂ — соседние значения коэффициента пористости в табл. 5.13, между которыми находится значение е для рассматриваемого грунта; R₀ (1, 0) и R₀ (1, 1) — значения R₀ в табл. 5.13 при коэффициенте, пористости e₁ , соответствующие значениям I_L = 0 и I_L = 1; R₀ (2, 0) и R₀ (2, 1) — то же, при е₂ .

ТАБЛИЦА 5.13. РАСЧЕТНЫЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ R₀ КРУПНООБЛОМОЧНЫХ, ПЕСЧАНЫХ И ПЫЛЕВАТО-ГЛИНИСТЫХ (НЕПРОСАДОЧНЫХ) ГРУНТОВ

Грунты	R0 , кПа
Крупнообломочные
Галечниковый (щебенистый) с заполнителем: песчаным пылевато-глинистым Гравийный (дресвяный) с заполнителем: песчаным пылевато-глинистым	600 450/400

Значения R₀ в табл. 5.13 относятся к фундаментам, имеющим ширину b₁ = 1 м и глубину заложения d₁ = 2 м. При использовании значений R₀ по табл. 5.13 для окончательного назначения размеров фундаментов расчетное сопротивление грунта основания R определяется по формулам:

при d ≤ 2 м

;

при d > 2 м

,

где b и d — соответственно ширина и глубина заложения проектируемого фундамента, м; γ´ — удельный вес грунта, расположенного выше подошвы фундамента, кН/м 3 ; k₁ — коэффициент принимаемый для крупнообломочных и песчаных грунтов (кроме пылеватых песков) k₁ = 0,125, а для пылеватых песков, супесей, суглинков и глин k₁ = 0,05; k₂ — коэффициент, принимаемый для крупнообломочных и песчаных грунтов k₂ = 2,5, для супесей и суглинков k₂ = 2, а для глин k₂ = l,5.

Пример 5.6. Определить расчетное сопротивление глины с коэффициентом пористости е = 0,85 и показателем текучести I_L = 0,45 применительно к фундаменту шириной b = 2 м, имеющему глубину заложения d = 2,5 м. Удельный вес грунта, расположенного выше подошвы, γ´ = 17 кН/м 3 .

Решение. Пользуясь значениями R₀ (см. табл. 5.13), по формуле (5.32) вычисляем:

кПа.

Далее по формуле (5.34) получаем:

кПа.

Расчетное сопротивление R основания, сложенного крупнообломочными грунтами, вычисляется по формуле (5.29) на основе результатов непосредственных определений прочностных характеристик грунтов. При отсутствии таких испытаний расчетное сопротивление определяется по характеристикам заполнителя, если его содержание превышает 40%. При меньшем содержании заполнителя значение R для крупнообломочных грунтов допускается принимать по табл. 5.13.

При искусственном уплотнении грунтов основания или устройстве грунтовых подушек расчетное сопротивление определяется исходя из задаваемых в проекте расчетных значений физико-механических характеристик уплотненных грунтов. Последние устанавливаются либо на основе исследований, либо с помощью справочных таблиц (см. гл. 1) исходя из необходимой плотности грунтов. При вычислении R влажность пылевато-глинистых грунтов рекомендуется принимать равной 1,2 ω_p .

Расчетное сопротивление рыхлых песков определяется по формуле (5.29) при γ_c1 = γ_с2 = 1. Значение R следует уточнять по результатам не менее трех испытаний штампа с размерами и формой, возможно более близкими к проектируемому фундаменту, но площадью не менее 0,5 м 2 . При этом значение R принимается не более давления, при котором ожидаемая осадка фундамента равна предельной (см. далее п. 5.5.5).

При устройстве прерывистых фундаментов расчетное сопротивление основания R определяется как для исходного ленточного фундамента по формуле (5.29) с повышением значения R коэффициентом k_d , принимаемым по табл. 5.14.

При необходимости увеличения нагрузок на основание существующих сооружений при их реконструкции (замене оборудования, надстройке и т.п.) расчетное сопротивление основания должно приниматься в соответствии с данными о состоянии и физико-механических свойствах грунтов основания с учетом типа и состояния фундаментов и надфундаментных конструкций сооружения, продолжительности его эксплуатации и ожидаемых дополнительных осадок при увеличении нагрузок на фундаменты. Следует также учитывать состояние и конструктивные особенности примыкающих сооружений, которые, оказавшись в пределах «осадочной воронки», могут получить повреждения.

ТАБЛИЦА 5.14. ЗНАЧЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА k_d ДЛЯ ПЕСКОВ (КРОМЕ РЫХЛЫХ) И ПЫЛЕВАТО-ГЛИНИСТЫХ ГРУНТОВ

Коэффициент пористости е и показатель текучести IL	Значения kd при фундаментных плитах
	прямоугольных	с угловыми вырезами
е ≤ 0,5 и IL ≤ 0	1,3	1,3
е = 0,6 и IL = 0,25	1,15	1,15
e ≥ 0,7 и IL ≥ 0,5	1,0	1,15

Примечания: 1. При промежуточных значениях е и I_L коэффициент k_d принимается по интерполяции.

2. Для плит с угловыми вырезами коэффициент k_d учитывает повышение R на 15%.

Если в пределах сжимаемой толщи основания на глубине z от подошвы фундамента расположен слой грунта меньшей прочности, чем прочность лежащих выше слоев (рис. 5.24), необходима проверка соблюдения условия

σ_zp + σ_zg ≤ R_z,

где σ_zp и σ_zg — вертикальные нормальные напряжения в грунте на глубине z от подошвы фундамента соответственно дополнительное от нагрузки на фундамент и от собственного веса грунта, кПа (см. п. 5.2); R_z — расчетное сопротивление грунта пониженной прочности на глубине z , кПа, вычисленное по формуле (5.29) для условного фундамента шириной b_z , м, определяемой по выражению

;
A_z = N/σ_zp; a = (l – b)/2,

здесь N — суммарная вертикальная нагрузка на основание от фундамента, кН; l и b — соответственно длина и ширина фундамента, м.

Формула (5.36) для ленточного фундамента принимает вид

b_z = n/σ_zp,

где n — вертикальная нагрузка на 1 м длины фундамента, кН/м,

а для квадратного фундамента —

.

Рис. 5.24. Схема для проверки расчетного сопротивления по характеристикам грунта подстилающего слоя
1 — грунт верхних слоев основания; 2 — подстилающий слой грунта меньшей прочности

При действии на фундамент внецентренной нагрузки следует ограничивать краевые давления под подошвой, которые вычисляют по формулам внецентренного сжатия. Краевые давления при действии момента в направлении главных осей подошвы фундамента не должны превышать 1,2 R , а давление в угловой точке — 1,5 R . Краевые давления рекомендуется определять с учетом бокового отпора грунта, расположенного выше подошвы фундамента, а также жесткости конструкции, опирающейся на рассматриваемый фундамент.

Действующие нормы допускают увеличение до 20% расчетного сопротивления грунта основания, вычисленного по формулам (5.29), (5.33) и (5.34), если определенные расчетом деформации основания при давлении p = R не превышают 40% предельных значений (см. далее п. 5.5.5). При этом расчетные деформации, соответствующие давлению p₁ = 1,2R , должны быть не более 50% предельных. В этом случае, кроме того, требуется проверка основания по несущей способности (см. далее п. 5.6).

Сорочан Е.А. Основания, фундаменты и подземные сооружения

Определение расчетного сопротивления грунта основания

Размеры фундамента bxl=20х30м; глубина заложения фундамента d=2м; здание с гибкой конструктивной схемой; подвал отсутствует; характеристики грунтов определены по таблицам. Нагрузка на основание N=120000кН; среднее давление по подошве фундамента p=200кН/м 2

Характеристики грунтов основания:

Важно! Вид грунта, указанный в конце таблицы, влияет на результат определения расчётного сопротивления грунта, а также на другие расчёты

Напластование грунтов:

Параметры нагрузки:

Параметры расчета:

Результаты расчета в модуле ГРУНТ

Rz=392.085кН/м 2 по подошве фундамента (отметка +98.000).
Rz=570.161кН/м 2 на глубине 3.5м от подошвы фундамента (отметка +94.500).

Определение расчетного сопротивления грунта основания под подошвой фундамента R (отметка +98.000)

Расчетное сопротивление грунта основания определяется по формуле 5.7 (п. 5.6.7 СП 22.13330.2016):

γ_С1 и γ_С2 – коэффициенты условий работы по табл. 5.4 СП 22.13330;
k – коэффициент, принимаемый равным 1, если характеристики определены непосредственными испытаниями и 1.1, если по таблицам;
Mγ, Mq и Mc – коэффициенты, принимаемые по таблице 5.5;
kz – коэффициент, принимаемый равным 1 при b10, здесь Z0=8м;
b – ширина подошвы фундамента;
γ_II – осреднённое расчётное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента;
γ’_II – осреднённое расчётное значение удельного веса грунтов, залегающих выше подошвы фундамента;
c_II – расчётное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента;
d₁ – глубина заложения фундаментов бесподвальных сооружений от уровня планировки или приведённая глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подвала;

d1=hs+h_cf*γ_cf/γ’_II

h_s – толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны подвала, м;
h_cf – толщина конструкции пола подвала;
γ_cf – расчётное значение удельного веса конструкции пола подвала;
d_b – глубина подвала.

γ_С1=1.25 и γ_С2=1, т.к. непосредственно под фундаментом залегает грунт ИГЭ-2 песок пылеватый.
k=1.1 т.к. характеристики грунтов определены по таблицам.
Коэффициенты Mγ, Mq и Mc определяются по таблице 5.5 СП 22.13330 в зависимости от угла внутреннего трения φ. Данная таблица составлена на основании формул:

Mγ=ψ/4;, Mq=1+ψ; Mc=ψ*ctgφ,

Т.к. основание под фундаментом неоднородное, то, в соответствии с пунктом 5.6.10 СП 22.13330, для определения R следует принимать средневзвешенные значения характеристики грунтов по глубине ZR=0.5b при b

При ширине фундамента b=20м → ZR=4+0.1*20=6м.

Определение средневзвешенных значений характеристик грунтов ниже подошвы фундамента

№ИГЭ	hi, м	γi, кН/м 3	Сi, кПа, кН/м 2	φi, град	hi*γi, кН/м 2	hi*Сi, кН/м	hi*φi, м*град
2	2.00	17.20	1.00	31.00	34.40	2.00	62.00
3	3.00	17.85	8.00	22.00	53.55	24.00	66.00
4	1.00	18.35	20.00	18.00	18.35	20.00	18.00
∑	6.000	—	—	—	106.30	46.00	146.00
средние значения		17.717	7.667	24.333	—	—	—

Определение средневзвешенного веса грунтов выше подошвы фундамента

№ИГЭ	hi, м	γi, кН/м 3	hi*γi, кН/м 2
1	1.00	17.65	17.65
2	1.00	17.20	17.20
∑	2.00		34.85
среднее значение		17.425

Осредненные характеристики определяются по формуле:

ψ=π/(ctgφ+φ-π/2)= 3.142/(ctg24.333+24.333/(180/3.142)- 3.142/2)= 2.949
Mγ=ψ/4=0.74;, Mq=1+ψ=3.95; Mc=ψ*ctgφ=6.52

Коэффициент, зависящий от ширины фундамента: kz=Z0/b+0.2=8/20+0.2=0.6

Определение расчетного сопротивления грунта основания на глубине 3.5м от подошвы фундамента (отметка +94.500)

Распределение напряжений по глубине сжимаемой толщи:

По глубине сжимаемой толщи должно выполняться условие (условие 5.9 СП 22.13330):

σz=(σzp-σzγ)+σzg≤Rz,

где σzp, σzγ и σzg – вертикальные напряжения на глубине Z от подошвы фундамента.

Определим σz и Rz на глубине Z=3.5м от подошвы фундамента.

σz=(196.224-34.192)+96.025=258.057кН/м 2

Rz определяется для условного фундамента шириной:

bz=(Az-a 2 )-a=(615.55-5 2 )-5=20.23м

где Az=N/σzp=120000/196.224=615.55м2; σzp=196.244кН/м2 – дополнительное давление на глубине Z=3.5м от подошвы фундамента (определено при помощи модуля ГРУНТ); a=(l-b)/2=(30-20)/2=5м.

Средневзвешенные значения характеристики грунтов определяются по глубине ZR=4+0.1*20.23=6.23м.

Определение средневзвешенных значений характеристик грунтов ниже подошвы фундамента

№ИГЭ	hi, м	γi/γsbi, кН/м 3	Сi, кПа, кН/м 2	φi, град	hi*γi, кН/м 2	hi*Сi, кН/м	hi*φi, м*град
3	1.500	17.850	8.000	22.000	26.775	12.000	33.000
4	3.000	18.350	20.000	18.000	55.050	60.000	54.000
5	1.523	18.850	50.000	16.000	28.709	76.150	24.368
∑	6.023	—	—	—	110.534	148.150	111.368
средние значения		18.352	24.597	18.490	—	—	—

Определение средневзвешенного веса грунтов выше подошвы фундамента

№ИГЭ	hi, м	γi/γsbi, кН/м 3	hi*γi, кН/м 2
1	1.000	17.650	17.650
2	3.000	17.200	51.600
3	1.500	17.850	26.775
∑	5.500		96.025
среднее значение		17.459

ψ=π/(ctgφ+φ-π/2)= 3.142/(ctg18.49+18.49/(180/3.142)- 3.142/2)= 1.803
Mγ=ψ/4=0.451;, Mq=1+ψ=2.803; Mc=ψ*ctgφ=5.392

Коэффициент, зависящий от ширины фундамента: kz=Z0/b+0.2=8/20.23+0.2=0.595

Сравнение результатов расчета

Отметка	ГРУНТ	СП	Разница, %
+98.000	392.085	392.015	0.018
+94.500	570.161	569.784	0.066

Влияние размеров подошвы фундамента на расчётное сопротивление грунта

Следует помнить, что значение R грунта зависит от многих параметров, один из которых – размер фундамента в плане. Рассмотрим пример определения R грунта под подошвой фундамента квадратной формы в плане, при разных размерах подошвы: 5х5 м, 10х10 м, 15х15 м, 20х20 м, при этом смоделируем две ситуации:

• размер фундамента, принятый в расчёте, совпадает с фактическим;
• размер фундамента, принятый в расчёте постоянен (10х10 м), вне зависимости от фактического размера;

План расположения фундаментов с различными размерами подошвы

Выполним расчёт и проанализируем результаты. На иллюстрации приведён пример изменения R грунта в зависимости от размеров фундамента.

Сравнение результатов определения R грунта прямо под подошвой фундамента при разных размерах квадратного фундамента

Как видно, для первой группы фундаментов (слева), результат определения R грунта зависит от размеров подошвы. Для второй группы фундаментов (справа), величина R грунта прямо под подошвой фундамента постоянна и не зависит от размера подошвы. Выясним причину такого расхождения результатов, для этого проверим величину R грунта не только под подошвой, но и на определённой глубине от отметки подошвы.

Отличие R грунта прямо под подошвой квадратного фундамента и на глубине 2 м от низа подошвы

Анализ результатов расчёта показывает, что на глубине 2 м от низа подошвы фундамента R грунта «выравнивается» и уже не зависит от размера фундамента, указанного в настройках. Так происходит, потому что габариты условного фундамента на глубине считаются от напряжений из расчёта упругого полупространства и условного размера a, равного среднему из габаритов l и b. Для того, чтобы объяснить такое явление, обратимся к п.5.6.25 СП 22.13330.2016.

Выдержка из СП 22.13330.2016 п.5.6.25

Теперь выполним сравнение результатов определения R грунта для фундаментов прямоугольной формы в плане, при разных размерах подошвы: 5х25 м, 10х50 м, 15х75 м, 20х100 м, при этом, так же, как и в предыдущей задаче, смоделируем две ситуации:

• размер фундамента, принятый в расчёте, совпадает с фактическим;
• размер фундамента, принятый в расчёте постоянен (10х50 м), вне зависимости от фактического размера;

Выполним расчёт и проанализируем результаты. Как и в предыдущем случае, для первой группы фундаментов (слева), результат определения R грунта зависит от размеров подошвы. Для второй группы фундаментов (справа), величина R грунта постоянна и не зависит от размера подошвы.

Сравнение результатов определения R грунта прямо под подошвой фундамента при разных размерах подошвы прямоугольного фундамента

Если выполнить расчёт R грунта не только под подошвой, но и на глубине 2 м от отметки подошвы, то результат уже не будет аналогичен результату в предыдущей задаче (см. на рисунке ниже), поскольку для прямоугольного фундамента величина а≠0, т.е. от введенных размеров прямоугольного фундамента расчетное сопротивление грунта R будет зависеть и по глубине тоже (хотя и немого выровняются в сравнении с неверным результатом сразу под подошвой при неверно заданных размерах), поэтому важно эти размеры для расчета приблизить к фактическим.

Отличие R грунта под подошвой прямоугольного фундамента и на глубине 2 м от низа подошвы

Где может возникнуть ошибка при определении размеров подошвы фундамента для расчёта R грунта? Такая ситуация может произойти при расчёте столбчатого фундамента, в момент назначения элементам фундамента давления под подошвой Pz, в среде Визор. В версиях ЛИРА САПР 2018 и старше, расчёт R грунта не выполнялся, поэтому, при назначении Pz, допускалось выполнять этот процесс одновременно для всех элементов, моделирующих фундамент. Если повторить те же самые действия в ЛИРА САПР 2019 и старше, то возникнет ситуация, когда программа будет считать, что все столбчатые фундаменты составляют единую группу конструкций и размеры фундамента, для вычисления R грунта, будут приняты по максимальному габариту описанного прямоугольника* вокруг этой группы фундаментов.

* В системе Грунт габариты описанного прямоугольника вокруг группы Pz строятся в главных осях фигуры, которую составляют входящие в группу нагрузки. Т.е. для групп Pz, состоящих из одного правильного прямоугольника, габариты автоматически определенные будут корректными (равными размерам прямоугольника), независимо от поворота этого прямоугольника в плане.

Габариты подошвы фундамента, когда все столбчатые фундаменты объединены в единую подгруппу

Размеры подошвы фундамента, автоматически определённые по габаритам подгруппы столбчатых фундаментов в системе ГРУНТ

Результат определения расчётного сопротивления грунта под подошвой фундамента при размерах подошвы Lxb 19.5х13.5 м

При этом, если назначить размеры фундамента правильно 1.5х1.5 м, то значение расчётного сопротивления получится меньше.

Эту ситуацию можно исправить следующим способом: в окне редактирования импортированной нагрузки, включить ввод размеров фундаментов вручную и ввести размер столбчатого фундамента Lxb.

В случае, когда в схеме присутствуют фундаменты разных размеров, нужно будет разбивать их на отдельные подгруппы, ещё на стадии назначения Pz. Это можно сделать на стадии задания давления Pz под подошвой фундамента, для чего нужно ввести номер подгруппы в соответствующем поле диалогового окна Задание коэффициентов С1 и С2.

Присвоение номера подгруппы фундаментов при назначении Pz под подошвой

Мозаика подгрупп нагрузок Pz

Фундаменты, разделённые на подгруппы, будут экспортированы в систему ГРУНТ, где можно будет включить расчёт R грунта с автоматическим определением размеров. В этом случае, данные для определения расчётного сопротивления грунта будут введены корректно.

В версии 2024 в момент создания или изменения модели грунта, при наличии в расчетной схеме единой назначенной группы Pz нескольким отдельным фундаментам (не имеющим общих границ), выдается предупреждение с предложением автоматически разбить такие нагрузки на отдельные подгруппы. Если нажать «Да», то программа автоматически разделит нагрузку, как в самой расчетной схеме, так и в системе Грунт.