Виды грунтов для оснований зданий.
Грунты, используемые в качестве оснований зданий и сооружений, подразделяются на:
глинистые — связные грунты, для которых число пластичности Wu> 1;
песчаные — сыпучие в сухом состоянии грунты, не обладающие свойством пластичности (Wn <1), содержащие менее 50% по весу частиц крупнее 2 мм;
крупнообломочные — несцементированные грунты, содержащие более 50% по весу обломков кристаллических или осадочных пород с размерами более 2 мм;
скальные — изверженные, метаморфические и осадочные породы с жесткой связью между зернами (спаянные и сцементированные), залегающие в виде сплошного массива или трещиноватого слоя, образующего подобие сухой кладки.
Глинистые грунты.
Глинистые грунты в зависимости от числа пластичности подразделяются на:
Супесь | 1 < Wn < 7 | |
Суглинок | 7 < Wn < 17 | |
Глина | Wn >17 |
Глинистые грунты, обладающие в природном сложении видимыми невооруженным глазом порами, значительно превосходящими размеры частиц, составляющих скелет грунта называются макропористыми грунтами.
Глинистые грунты в начальной стадии своего формирования, образовавшиеся в виде структурного осадка в воде при наличии микробиологических процессов, обладающие в природном сложении влажностью, превышающей влажность на границе текучести, и коэффициентом пористости более 1,0 для супесей и суглинков и более 1,5 для глин, называются илами.
Песчаные и крупнообломочные грунты в зависимости от гранулометрического состава подразделяются на виды.
Виды песчаных и крупнообломочкых грунтов:
Грунты | Распределение частиц грунта по крупности в % от веса сухого грунта |
Крупнообломочные: | |
Щебенистый грунт (при преобладании окатанных частиц — галечниковый) | Более 50% частиц крупнее 10 мм |
Дресвяный грунт (при преобладании окатанных частиц — гравийный) | Более 50% частиц крупнее 2 мм |
Песчаные: | |
Гравелистый песок | Более 25% частиц крупнее 2 мм |
Крупный песок | Более 50% частиц крупнее 0,5 мм |
Средней крупности песок | Более 50% частиц крупнее 0,25 мм |
Мелкий песок | Более 75% частиц крупнее 0,1 мм |
Пылеватый песок | Менее 75% частиц крупнее 0,1 мм |
Примечание. Для установления наименования грунта последовательно суммируются проценты содержания частиц исследуемого грунта сначала крупнее 10 мм, затем крупнее 2 мм. далее крупнее 0.5 мм и т. д. Наименование грунта принимается по первому удовлетворяющему показателю в порядке расположения наименований в таблице.
Скальные грунты различаются по пределу прочности при сжатии в водонасыщенном состоянии, а также по растворимости и размягчаемости их в воде. Скальные грунты обладают пределом прочности при сжатии в водонасыщенном состоянии менее 50 кг/см2 (мергели, окремненные глины, песчаники с глинисто-кремневым цементом и пр.), а также размягчаемые и растворяемые гипс, гипсовые песчаники и т. п. называются полускальными грунтами.
Скальные грунты, имеющие коэффициент размягчения Крзм <0,75, называются размягчаемыми.
Песчаные, а также глинистые макропористые грунты называются маловлажными, если вода заполняет не более 50% всего объема пор; очень влажными, если вода заполняет от 50 до 80% всего объема пор; насыщенными водой, если вода заполняет более 80% всего объема пор.
Степень влажности (доля заполнения объема пор водой) грунта определяется по формуле:
где W—природная весовая влажность грунта в долях единицы;
γг — удельный вес материала частиц грунта;
ε — коэффициент пористости грунта природного сложения;
γв — удельный вес воды, принимаемый равным 1,0 т/м3.
Песчаные грунты разделяются на плотные, средней плотности и рыхлые в зависимости от величины коэффициентов пористости.
Коэффициенты пористости ε песчаных грунтов
Виды песчаных грунтов | Сложение грунтов | ||
плотное | средней плотности | рыхлое | |
Гравелистые, крупные и средней крупности | ε<0,55 | 0,55≤ε≤0,65 | ε>0,65 |
Мелкие | ε <0,60 | 0,60≤ε≤0,70 | ε>0,70 |
Пылеватые | ε <0,60 | 0,60≤ε≤0,80 | ε >0,80 |
Примечание. Плотность песчаных грунтов допускается определять по образцам, отобранным без нарушения природного сложения грунта, или тарированным зондом.
Данные исследований песчаных и глинистых грунтов должны дополняться указаниями о наличии растительных остатков (торфа, перегноя и т. п.), если в образцах этих грунтов, высушенных при температуре 105°, содержание растительных остатков более 3% по весу от минеральной части для песчаных грунтов и более 5% — для глинистых.
Расчетные сопротивления оснований при глубине заложения фундамента 1,5—2,0 м и ширине фундамента 0,6 — 1,0 м при расчете оснований по деформациям, на основные сочетания нагрузок, принимаются по таблицам.
Расчетное сопротивление R оснований из глинистых (не макропористых) грунтов с малой структурной связью в кг/см2
Грунты | Коэффициент пористости | Грунты основания | |
твердые | пластичные | ||
Супеси | 0,5 | 3,0 | 3,0 |
0,7 | 2,5 | 2,0 | |
Суглинки | 0,5 | 3,0 | 2,5 |
0,7 | 2,5 | 1,8 | |
1,0 | 2,0 | 1,0 | |
Глины | 0,5 | 6,0 | 4,0 |
0,6 | 5,0 | 3,0 | |
0,8 | 3,0 | 2,0 | |
1,1 | 2,5 | 1,0 |
Примечания: 1. Твердое состояние глинистых грунтов характеризуется природной влажностью W≤1,2W, а пластичное — W > 1,2Wр.
2. Для промежуточных значений ε расчетные сопротивления глинистых (не макропористых) грунтов допускается определять по линейной интерполяции.
Расчетные сопротивления песчаных оснований R в кг/см2
Грунты | Грунты основания | |
плотные | средней плотности | |
Пески гразелистые и крупные независимо от их влажности | 4,5 | 3,5 |
Пески средней крупности независимо от их влажности | 3,5 | 2,5 |
Пески мелкие: | 3,0 | 2,0 |
очень влажные и насыщенные водой | 2,5 | 1,5 |
Пески пылеватые: маловлажные | 2.5 | 2.0 |
очень влажные | 2.0 | 1,5 |
насыщенные водой | 1,5 | 1,0 |
Таблица 316. Расчетные сопротивления оснований R из крупнообломочных грунтов в кг/см2
Грунт | R |
Щебенистый (галечниковый) с песчаным заполнением пор | 6,0 |
Дресвяный (гравийный) из обломков кристаллических с пород | 5,0 |
Дресвяный (гравийный) из обломков осадочных пород | 3,0 |
Определение состояния глинистых (не макропористых) грунтов по влажности производится, если W ≤WT и выполнено условие:
Расчетное сопротивление скального основания, независимо от размеров и глубины заложения фундамента, определяется по формуле:
где к — коэффициент однородности грунта по пределу прочности на одноосное сжатие, устанавливаемый на основе исследований грунта; Rн — предел прочности на одноосное сжатие грунта в водонасыщенном состоянии в кг/см2. При расчете оснований зданий и промышленных сооружений коэффициент к принимается равным 0,17.
Расчетные сопротивления оснований для зданий и сооружений, имеющих фундаменты примерно одинаковой формы и различающихся по площади не более чем на 50%, а также для зданий и сооружений с одним сплошным фундаментом принимаются:
а) при ширине фундамента 5 ж и более — по таблицам с увеличением на 50% для крупнообломочных и песчаных грунтов, за исключением пылеватых песков, и на 20% для пылеватых песков и глинистых грунтов;
б) при ширине фундамента от 1 до 5 м — по линейной интерполяции между величинами, указанными в п. «а» и таблицах.
При наличии в пределах здания или сооружения фундаментов, различающихся по форме и размерам в большей мере, чем указано выше, расчетные сопротивления могут быть изменены при условии расчета основания по деформациям.
Расчетное сопротивление основания при глубине заложения фундаментов, большей 2 или меньшей 1,5 м, определяется умножением расчетного сопротивления основания на коэффициент m, вычисляемый по формулам: при Н >2 м
при Н < 1,5 м m = 0,5 + 0,0033Н,
где Н — глубина заложения фундамента в см;
h — разность отметок природного уровня грунта и пола подвала в см;
γ0 — среднее значение объемного веса грунта, залегающего выше подошвы фундамента, в кг/см3;
R — расчетное сопротивление основания в кг/см2, принимаемое по табл. 314 — 316;
к — коэффициент, принимается в зависимости от грунта под подошвой фундамента: для песка и крупнообломочного грунта — 2,5; супеска и суглинка — 2,0; глины — 1,5.
Расчетные сопротивления оснований при расчете на дополнительные сочетания нагрузок увеличиваются на 20%.
Расчетные сопротивления оснований из щебенистых и галечниковых грунтов с глинистым заполнением пор принимаются в зависимости от состояния по влажности глинистого заполнителя.
Расчетные сопротивления оснований, устраиваемых из песчаных подушек, выполненных из песков гравелистых, крупных и средней крупности, укладываемых слоями с последующим уплотнением, принимаются, как для песчаных грунтов.
Разрешается использовать в качестве естественных оснований искусственно намытые грунты.
Расчетные сопротивления оснований из намытых грунтов назначаются в каждом отдельном случаев зависимости от их наименования, плотности и качества намыва:
* В необходимых случаях допускается при возрасте насыпи 5 лет и более принимать при расчете глубину заложения Н от отметки планировки насыпи,
Расчетные сопротивления оснований из глин и суглинков, обладающих большой структурной связностью (что встречается преимущественно в грунтах более древнего возраста, чем четвертичный), могут быть повышены пропорционально отношению сопротивления раздавливанию образцов грунта ненарушенного и нарушенного сложений при одинаковой влажности грунта.
При наличии в основании видов грунтов, не предусмотренных таблицами (скальных сильно выветрившихся; полускальных неводостойких; песчаных рыхлых; глинистых в текучем состоянии; глинистых с коэффициентом пористости, превышающим для супесей ε>0,7 суглинков ε>1,0 и глинистых ε>1,1; песчаных и глинистых с большим содержанием органических остатков, а также насыпных грунтов) вопрос об их использовании в качестве естественного основания и назначения величины расчетного сопротивления должен решаться для каждого отдельного случая в соответствии с результатами исследования грунтов строительной площадки.
Рекомендуется для песчаных рыхлых и насыпных грунтов проводить опытные работы по выяснению возможности их искусственного уплотнения падающими плитами.
При наличии под несущим слоем грунта в пределах сжимаемой толщи более слабого по несущей способности подстилающего слоя грунта полное давление на кровле этого подстилающего слоя не должно превышать расчетное сопротивление для подстилающего слоя, т. е. должно соблюдаться условие
где Рб h — бытовое давление на кровлю слабого подстилающего слоя на глубине h ниже природного рельефа местности;
а(Р — Рб) — дополнительное давление на кровле подстилающего слоя, вызванное приложением давления Р на грунт несущего слоя;
R—расчетное сопротивление подстилающего грунта, принимаемое по таблицам. Наибольшее давление на грунт у края подошвы внецентренно нагруженного, фундамента при расчете на основные, а также дополнительные сочетания нагрузок не должно быть более 1,2R, где R — расчетное сопротивление.
Расчетные сопротивления оснований под существующие фундаменты (при надстройке зданий, изменении нагрузок на перекрытие, повышение грузоподъемности кранов и т. п.)
Повышаются против давлений от существующих зданий и сооружений в соответствии с состоянием плотности и влажности грунтов под фундаментами, а также состоянием конструкций сооружений, которые будут выявлены при их освидетельствовании.
Расчетные сопротивления оснований повышаются, если в процессе производства строительных работ обеспечивается искусственное увеличение плотности и связанности грунтов основания путем глубинного водопонижения, электросушения, трамбования и т. п.
Определение величин, необходимых для классификации грунтов и расчета естественных оснований зданий и промышленных сооружений производится исходя из строительных свойств грунта.