Краткое содержание
Таблицы расчетных нагрузок и сопротивлений
| Пески | Значение R₀, кПа (кгс/см²), при плотности песков | Плотные | Средней плотности |
|---|---|---|---|
| Крупные | Независимо от влажности | 600 (6,0) | 500 (5,0) |
| Средней крупности | Независимо от влажности | 500 (5,0) | 400 (4,0) |
| Мелкие маловлажные | Маловлажные | 400 (4,0) | 300 (3,0) |
| Мелкие влажные и насыщенные водой | Влажные и насыщенные | 300 (3,0) | 200 (2,0) |
| Пылеватые маловлажные | Маловлажные | 300 (3,0) | 250 (2,5) |
| Пылеватые влажные | Влажные | 200 (2,0) | 150 (1,5) |
| Пылеватые насыщенные водой | Насыщенные водой | 150 (1,5) | 100 (1,0) |
| Глинистые грунты | Коэффициент пористости e | Значение R₀, кПа (кгс/см²), при показателе текучести IL | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 0 | 0,2 | 0,4 | 0,6 | 0,8 | 1,0 | ||
| Супеси | 0,5 | 300 (3,0) | 280 (2,8) | 250 (2,5) | - | - | - |
| 0,6 | 280 (2,8) | 250 (2,5) | 200 (2,0) | - | - | - | |
| 0,7 | 250 (2,5) | 200 (2,0) | 150 (1,5) | - | - | - | |
| 0,8 | 200 (2,0) | 150 (1,5) | 100 (1,0) | - | - | - | |
| Суглинки | 0,5 | 350 (3,5) | 320 (3,2) | 280 (2,8) | 250 (2,5) | 220 (2,2) | 180 (1,8) |
| 0,6 | 320 (3,2) | 280 (2,8) | 250 (2,5) | 220 (2,2) | 180 (1,8) | 150 (1,5) | |
| 0,7 | 280 (2,8) | 250 (2,5) | 220 (2,2) | 180 (1,8) | 150 (1,5) | 120 (1,2) | |
| 0,8 | 250 (2,5) | 220 (2,2) | 180 (1,8) | 150 (1,5) | 120 (1,2) | 100 (1,0) | |
| 0,9 | 220 (2,2) | 180 (1,8) | 150 (1,5) | 120 (1,2) | 100 (1,0) | - | |
| Глины | 0,5 | 600 (6,0) | 500 (5,0) | 400 (4,0) | 350 (3,5) | 300 (3,0) | 250 (2,5) |
| 0,6 | 500 (5,0) | 400 (4,0) | 350 (3,5) | 300 (3,0) | 250 (2,5) | 200 (2,0) | |
| 0,7 | 400 (4,0) | 350 (3,5) | 300 (3,0) | 250 (2,5) | 200 (2,0) | 150 (1,5) | |
| 0,8 | 350 (3,5) | 300 (3,0) | 250 (2,5) | 200 (2,0) | 150 (1,5) | 120 (1,2) | |
| 0,9 | 300 (3,0) | 250 (2,5) | 200 (2,0) | 150 (1,5) | 120 (1,2) | 100 (1,0) | |
| 1,0 | 250 (2,5) | 200 (2,0) | 150 (1,5) | 120 (1,2) | 100 (1,0) | - | |
| Грунты | Коэффициент γc1 для сооружений с жесткой конструктивной схемой | Коэффициент γc2 |
|---|---|---|
| Крупнообломочные с песчаным заполнителем и пески, кроме мелких и пылеватых | 1,4 | 1,2 |
| Пески мелкие | 1,3 | 1,1 |
| Пески пылеватые маловлажные и влажные | 1,25 | 1,0 |
| Пески пылеватые насыщенные водой | 1,1 | 1,0 |
| Глинистые, а также крупнообломочные с глинистым заполнителем при IL ≤ 0,25 | 1,25 | 1,0 |
| Глинистые, а также крупнообломочные с глинистым заполнителем при 0,25 < IL ≤ 0,5 | 1,2 | 1,0 |
| Глинистые, а также крупнообломочные с глинистым заполнителем при IL > 0,5 | 1,0 | 1,0 |
| Угол внутреннего трения φII, град | Mγ | Mq | Mc |
|---|---|---|---|
| 0 | 0,00 | 1,00 | 3,14 |
| 5 | 0,09 | 1,25 | 3,71 |
| 10 | 0,21 | 1,57 | 4,42 |
| 15 | 0,36 | 2,05 | 5,31 |
| 20 | 0,56 | 2,69 | 6,40 |
| 25 | 0,84 | 3,65 | 7,95 |
| 30 | 1,24 | 5,08 | 10,11 |
| 35 | 1,81 | 7,21 | 13,20 |
| 40 | 2,61 | 10,40 | 17,77 |
| 45 | 3,76 | 15,64 | 25,00 |
| Глубина погружения нижнего конца сваи, м | Песчаные грунты средней плотности | Глинистые грунты при IL | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Гравелистые и крупные | Средней крупности | Мелкие и пылеватые | 0 | 0,2 | 0,4 | 0,6 | |
| 3 | 7500 | 6600/4000 | 4000/3000 | 7500 | 6000 | 4000 | 2000 |
| 5 | 8300 | 6800/5100 | 4300/3200 | 8000 | 6500 | 4300 | 2200 |
| 7 | 8800 | 7000/5600 | 4600/3400 | 8500 | 7000 | 4600 | 2400 |
| 10 | 9500 | 7300/6200 | 5000/3700 | 9000 | 7500 | 5000 | 2600 |
| 15 | 10500 | 7700/6900 | 5500/4000 | 9500 | 8000 | 5400 | 2800 |
| 20 | 11500 | 8200/7500 | 6000/4400 | 10000 | 8500 | 5800 | 3000 |
| 25 | 12500 | 8700/8000 | 6500/4800 | 10500 | 9000 | 6200 | 3200 |
| ≥30 | 13500 | 9200/8500 | 7000/5200 | 11000 | 9500 | 6600 | 3400 |
| Средняя глубина расположения слоя грунта, м | Песчаные грунты средней плотности | Глинистые грунты при IL | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Крупные и средней крупности | Мелкие | Пылеватые | 0,2 | 0,3 | 0,4 | 0,5 | 0,6 | 0,8 | |
| 1 | 35 | 23 | 15 | 35 | 30 | 23 | 18 | 12 | 8 |
| 2 | 42 | 30 | 21 | 43 | 37 | 31 | 25 | 17 | 11 |
| 3 | 48 | 35 | 25 | 48 | 42 | 36 | 29 | 20 | 12 |
| 5 | 56 | 42 | 31 | 56 | 51 | 44 | 36 | 25 | 14 |
| 10 | 72 | 56 | 41 | 72 | 67 | 60 | 48 | 33 | 17 |
| 15 | 86 | 68 | 50 | 86 | 80 | 72 | 57 | 38 | 19 |
| 20 | 100 | 80 | 59 | 100 | 93 | 84 | 66 | 43 | 20 |
| Вид нагрузки | Расчет по I группе предельных состояний | Расчет по II группе предельных состояний |
|---|---|---|
| Постоянные нагрузки от веса конструкций | 1,1 (0,9) | 1,0 |
| Постоянные нагрузки от веса грунта | 1,15 (0,9) | 1,0 |
| Временные длительные нагрузки | 1,2 | 1,0 |
| Кратковременные нагрузки | 1,3 | 1,0 |
| Особые нагрузки | 1,0 | 1,0 |
Полное оглавление статьи
- Введение
- Нормативная база
- Допустимые нагрузки на различные типы грунтов
- Методы расчета несущей способности
- Расчет несущей способности свай
- Расчет ленточных фундаментов
- Расчет плитных фундаментов
- Коэффициенты для различных типов конструкций
- Практические примеры расчетов
- Рекомендации по применению
- Заключение
1. Введение
Расчет нагрузок на фундаменты является важнейшим этапом проектирования любого здания или сооружения. От правильности выполненных расчетов зависит не только безопасность и долговечность конструкции, но и экономическая эффективность строительства.
Согласно действующим нормативным документам, все фундаменты должны рассчитываться по двум группам предельных состояний:
- Первая группа - по несущей способности (прочности и устойчивости)
- Вторая группа - по деформациям (осадкам, кренам, горизонтальным перемещениям)
В данной статье представлены актуальные таблицы расчетных сопротивлений грунтов, коэффициенты и методики расчета различных типов фундаментов в соответствии с действующими на май 2025 года нормативными документами.
2. Нормативная база
Проектирование оснований и фундаментов в Российской Федерации регламентируется следующими основными нормативными документами (актуальными на май 2025 года):
Основные своды правил:
- СП 22.13330.2016 "Основания зданий и сооружений" (с изменениями № 1-5, последнее от 07.12.2023)
- СП 24.13330.2021 "Свайные фундаменты" (с изменением № 1 от 13.09.2023)
- СП 50-101-2004 "Проектирование и устройство оснований и фундаментов зданий и сооружений"
- СП 50-102-2003 "Проектирование и устройство свайных фундаментов"
Дополнительные нормативные документы:
- СП 20.13330 "Нагрузки и воздействия"
- СП 25.13330.2020 "Основания и фундаменты на вечномерзлых грунтах" (с изменением № 2)
- ГОСТ 25100-2020 "Грунты. Классификация"
- ГОСТ 5686-2020 "Грунты. Методы полевых испытаний сваями"
3. Допустимые нагрузки на различные типы грунтов
3.1. Общие положения
Расчетное сопротивление грунта основания R является основным параметром при проектировании фундаментов мелкого заложения. Оно определяет максимально допустимое среднее давление под подошвой фундамента.
3.2. Определение расчетного сопротивления
Для предварительных расчетов используются табличные значения условного расчетного сопротивления грунта R₀ (см. Таблицы 1 и 2). Окончательное расчетное сопротивление определяется по формуле:
где:
- γc1, γc2 - коэффициенты условий работы (см. Таблицу 3)
- k - коэффициент, равный 1,0 при определении характеристик грунта испытаниями и 1,1 при использовании табличных данных
- Mγ, Mq, Mc - коэффициенты, зависящие от угла внутреннего трения (см. Таблицу 4)
- kz - коэффициент, равный 1 при b < 10 м; при b ≥ 10 м: kz = z₀/b + 0,2 (где z₀ = 8 м)
- b - ширина подошвы фундамента, м
- γII, γ'II - расчетные значения удельного веса грунтов, кН/м³
- d1 - глубина заложения фундамента, м
- db - глубина подвала, м
- cII - расчетное значение удельного сцепления грунта, кПа
3.3. Особенности применения табличных значений
Табличные значения R₀ относятся к фундаментам с шириной b = 1 м и глубиной заложения d = 2 м. Для других размеров применяются корректирующие формулы:
где k₁ и k₂ - коэффициенты, принимаемые по нормативным таблицам.
4. Методы расчета несущей способности
4.1. Расчет по первой группе предельных состояний
Расчет по несущей способности выполняется из условия:
где:
- N - расчетная нагрузка на фундамент
- Fu - несущая способность основания
- γn - коэффициент надежности
4.2. Расчет по второй группе предельных состояний
Расчет деформаций основания выполняется из условий:
где:
- s - совместная деформация основания и сооружения
- su - предельное значение совместной деформации
- Δs - относительная разность осадок
- Δsu - предельное значение относительной разности осадок
4.3. Учет особых условий
При проектировании фундаментов в особых условиях необходимо учитывать:
- Сейсмические воздействия (применяются дополнительные коэффициенты условий работы)
- Просадочные грунты (требуется специальная подготовка основания)
- Набухающие грунты (необходимы компенсирующие мероприятия)
- Подрабатываемые территории (учитываются дополнительные деформации)
5. Расчет несущей способности свай
5.1. Общие принципы
Несущая способность сваи определяется как наименьшее из значений, полученных по условиям прочности материала сваи и прочности грунта основания.
5.2. Несущая способность висячей сваи
Несущая способность висячей забивной сваи по грунту определяется по формуле:
где:
- γc - коэффициент условий работы сваи в грунте
- R - расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи (см. Таблицу 5)
- A - площадь опирания сваи на грунт
- u - наружный периметр поперечного сечения сваи
- fi - расчетное сопротивление i-го слоя грунта по боковой поверхности (см. Таблицу 6)
- hi - толщина i-го слоя грунта
- γcR, γcf - коэффициенты условий работы грунта
5.3. Несущая способность свай-стоек
Для свай-стоек, опирающихся на скальный грунт:
где Rc - расчетное сопротивление скального грунта одноосному сжатию.
Пример расчета висячей сваи
Дано: забивная железобетонная свая сечением 300×300 мм, длиной 12 м. Грунты основания:
- 0-3 м - супесь пластичная (IL = 0,6)
- 3-8 м - суглинок тугопластичный (IL = 0,3)
- 8-15 м - песок средней крупности, средней плотности
Решение:
1. Определяем R по Таблице 5 для глубины 12 м в песке средней крупности: R = 7500 кПа
2. Площадь сваи: A = 0,3 × 0,3 = 0,09 м²
3. Периметр сваи: u = 4 × 0,3 = 1,2 м
4. По Таблице 6 находим fi для каждого слоя и вычисляем несущую способность.
6. Расчет ленточных фундаментов
6.1. Определение размеров подошвы
Площадь подошвы ленточного фундамента определяется из условия:
где:
- N - расчетная нагрузка на 1 п.м. фундамента
- R - расчетное сопротивление грунта основания
- γср - средний удельный вес фундамента и грунта на его обрезах
- d - глубина заложения фундамента
6.2. Проверка давления под подошвой
Должны выполняться условия:
- pср ≤ R - среднее давление не превышает расчетное сопротивление
- pmax ≤ 1,2R - максимальное краевое давление при внецентренном нагружении
- pmin > 0 - отсутствие отрыва подошвы от грунта
6.3. Конструктивные требования
При проектировании ленточных фундаментов необходимо соблюдать:
- Минимальная ширина подошвы - 600 мм для жилых зданий
- Уширение подошвы выполняется уступами высотой не более 300-400 мм
- Вынос подошвы за грань стены не должен превышать высоту фундамента
7. Расчет плитных фундаментов
7.1. Область применения
Плитные фундаменты применяются:
- При слабых грунтах основания
- При высоких нагрузках на фундамент
- При необходимости выравнивания осадок
- При наличии подвальных помещений
7.2. Расчет плитных фундаментов
Расчет выполняется с учетом совместной работы основания, фундаментной плиты и надфундаментных конструкций. Основные методы расчета:
- Метод местных упругих деформаций - основание моделируется коэффициентом постели
- Метод упругого полупространства - учитывается распределительная способность грунта
- Численные методы - МКЭ с использованием нелинейных моделей грунта
7.3. Определение коэффициента постели
Коэффициент постели для предварительных расчетов:
где:
- E - модуль деформации грунта
- ν - коэффициент Пуассона грунта
- A - площадь фундаментной плиты
7.4. Конструктивные особенности
При проектировании плитных фундаментов учитывается:
- Минимальная толщина плиты - 300 мм для жилых зданий
- Необходимость устройства подготовки из бетона класса В7,5 толщиной 100 мм
- Армирование выполняется сетками в двух уровнях
- Защитный слой бетона - не менее 40 мм при наличии подготовки
8. Коэффициенты для различных типов конструкций
8.1. Коэффициенты условий работы
При расчете фундаментов применяются различные коэффициенты условий работы, учитывающие:
- Вид и состояние грунтов основания
- Конструктивную схему здания
- Способ производства работ
- Особые условия строительства
8.2. Коэффициент надежности по ответственности
В зависимости от уровня ответственности сооружения принимается:
- Повышенный уровень - γn = 1,2
- Нормальный уровень - γn = 1,0
- Пониженный уровень - γn = 0,8
8.3. Коэффициенты для свайных фундаментов
Для свайных фундаментов дополнительно применяются:
- γk - коэффициент надежности, зависящий от способа определения несущей способности (1,2-1,4)
- γg - коэффициент надежности по грунту (1,3-1,4)
- ηкуст - коэффициент, учитывающий работу свай в кусте (0,7-1,0)
9. Практические примеры расчетов
9.1. Пример расчета ленточного фундамента
Исходные данные:
- Здание - 5-этажный жилой дом с подвалом
- Нагрузка на 1 п.м. наружной стены N = 450 кН/м
- Глубина заложения фундамента d = 2,5 м
- Грунт основания - суглинок тугопластичный (IL = 0,3, e = 0,65)
Решение:
1. По Таблице 2 для суглинка с e = 0,65 и IL = 0,3 находим R₀ = 265 кПа
2. Корректируем R₀ для d = 2,5 м по формуле
3. Определяем ширину подошвы: b = N / (R - γср · d) = 450 / (280 - 20 · 2,5) = 1,96 м
4. Принимаем b = 2,0 м и выполняем проверку давления под подошвой
9.2. Пример расчета свайного фундамента
Исходные данные:
- Нагрузка на колонну N = 3200 кН
- Сваи железобетонные забивные 350×350 мм, длина 10 м
- Грунты: 0-4 м - глина мягкопластичная; 4-12 м - песок средней крупности
Решение:
1. Определяем несущую способность одиночной сваи по формуле
2. С учетом коэффициентов получаем Fd = 980 кН
3. Допускаемая нагрузка на сваю: P = Fd / γk = 980 / 1,4 = 700 кН
4. Необходимое количество свай: n = N / P = 3200 / 700 = 4,6
5. Принимаем 5 свай и компонуем их в куст
10. Рекомендации по применению
10.1. Выбор типа фундамента
При выборе типа фундамента рекомендуется руководствоваться следующими критериями:
Фундаменты мелкого заложения применяются при:
- Прочных грунтах с поверхности
- Небольших нагрузках на фундамент
- Отсутствии подвальных помещений
- Глубине промерзания менее 1,5 м
Свайные фундаменты целесообразны при:
- Слабых грунтах с поверхности
- Больших нагрузках на фундамент
- Высоком уровне грунтовых вод
- Необходимости прорезки слабых слоев
10.2. Инженерно-геологические изыскания
Качественные изыскания - основа надежного проектирования. Объем изысканий должен обеспечивать:
- Определение напластования грунтов на глубину не менее 2×Вф от подошвы фундамента
- Установление физико-механических характеристик всех слоев
- Определение уровня грунтовых вод и его сезонных колебаний
- Выявление специфических грунтов (просадочных, набухающих и др.)
10.3. Геотехнический мониторинг
Для сооружений I и II уровней ответственности рекомендуется проведение геотехнического мониторинга, включающего:
- Контроль осадок фундаментов в процессе строительства и эксплуатации
- Наблюдение за состоянием конструкций
- Мониторинг изменения гидрогеологических условий
- Контроль влияния на окружающую застройку
11. Заключение
Представленные в статье таблицы и методики расчета соответствуют действующим нормативным документам и позволяют выполнить проектирование оснований и фундаментов для большинства типовых случаев строительства.
Основные выводы:
- Расчет фундаментов должен выполняться по двум группам предельных состояний
- Выбор типа фундамента зависит от грунтовых условий и нагрузок
- Табличные значения расчетных сопротивлений применимы для предварительных расчетов
- Окончательные размеры фундаментов определяются с учетом всех коэффициентов
- Необходим контроль качества работ и геотехнический мониторинг
При проектировании сложных или уникальных объектов рекомендуется привлечение специализированных организаций и выполнение численного моделирования системы "основание-фундамент-сооружение".
Источники и нормативные документы
- СП 22.13330.2016 "Основания зданий и сооружений. Актуализированная редакция СНиП 2.02.01-83*" (с изменениями № 1-5)
- СП 24.13330.2021 "Свайные фундаменты. Актуализированная редакция СНиП 2.02.03-85" (с изменением № 1)
- СП 50-101-2004 "Проектирование и устройство оснований и фундаментов зданий и сооружений"
- СП 50-102-2003 "Проектирование и устройство свайных фундаментов"
- СП 20.13330 "Нагрузки и воздействия"
- ГОСТ 25100-2020 "Грунты. Классификация"
- ГОСТ 5686-2020 "Грунты. Методы полевых испытаний сваями"
- Официальный сайт Минстроя России: www.minstroyrf.gov.ru
Отказ от ответственности
Важная информация:
Данная статья носит исключительно ознакомительный характер и не является руководством к действию. Все приведенные данные, формулы и методики должны применяться квалифицированными специалистами с обязательной проверкой по действующим нормативным документам.
Автор не несет ответственности за последствия использования информации из данной статьи. При проектировании реальных объектов необходимо руководствоваться официальными изданиями нормативных документов и привлекать лицензированные проектные организации.
Информация актуальна на май 2025 года. Обязательно проверяйте актуальность нормативных документов на момент использования.
