Определение расчетного сопротивления грунта основания
Определение расчетного сопротивления грунта основания. Сравнение результатов, полученных в модуле ГРУНТ с ручным расчетом.
Выполняется сравнение расчетного сопротивления грунта основания полученного в модуле ГРУНТ с результатами ручного расчета по СП 22.13330 «Основания зданий и сооружений».
Исходные данные
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/м2
Характеристики грунтов основания:

Напластование грунтов:

Параметры нагрузки:

Параметры расчета:

Результаты расчета в модуле ГРУНТ

Rz=392.085кН/м2 по подошве фундамента (отметка +98.000).
Rz=570.161кН/м2 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):

γС1 и γС2 – 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 b<10 м и kz=Z0/b+0.2 при b>10, здесь Z0=8м;
b – ширина подошвы фундамента;
γII – осреднённое расчётное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента;
γ’II – осреднённое расчётное значение удельного веса грунтов, залегающих выше подошвы фундамента;
cII – 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;
hs – толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны подвала, м;
hcf – толщина конструкции пола подвала;
γcf – расчётное значение удельного веса конструкции пола подвала;
db – глубина подвала.
γС1=1.25 и γС2=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:
где ψ=π/(ctgφ+φ-π/2).
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<10м и ZR=4+0.1b при b≥10м.
При ширине фундамента b=20м → ZR=4+0.1*20=6м.
№ИГЭ | hi, м | γi, кН/м3 | Сi, кПа, кН/м2 | φi, град | hi*γi, кН/м2 | 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 | - | - | - |
№ИГЭ | hi, м | γi, кН/м3 | hi*γi, кН/м2 |
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:
При φ=24.333град:
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):
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.
Rz определяется для условного фундамента шириной:
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.
№ИГЭ | hi, м | γi/γsbi, кН/м3 | Сi, кПа, кН/м2 | φi, град | hi*γi, кН/м2 | 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 | - | - | - |
№ИГЭ | hi, м | γi/γsbi, кН/м3 | hi*γi, кН/м2 |
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 |
γС1=1.25, γС2=1, k=1.1.
При φ=18.49град:
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 |