Tabla de resistencia del suelo de cimentación. Determinación de la capacidad de carga del suelo.

El establecimiento de la capacidad de carga del suelo (valores tabulares) ubicado debajo de los cimientos diseñados o reconstruidos comienza con la exploración geológica. Para ello, se toman y examinan muestras de suelo en el sitio de construcción de pozos o fosas.

Primero, se clasifica el suelo. Se determina la composición del suelo mediante el método granulométrico y/o de elutriación y se determina su nombre.

Luego se examinan las características físicas del suelo. La densidad del suelo se determina mediante el método del anillo cortante, el contenido de humedad se determina mediante el método de secado y pesaje, y la consistencia del suelo se determina torciendo el suelo formando una cuerda y probándolo con un cono de equilibrio.

A continuación, se realizan estudios de laboratorio adicionales del suelo o se realizan varios cálculos más para ampliar el número de características físicas del suelo.

Si es imposible determinar con precisión el tipo de suelo por su cuenta, la presencia de suelos orgánicos, congelados y a granel en el sitio, y si hay otras dudas sobre la clasificación del suelo, se deben involucrar organizaciones geológicas autorizadas para determinar la capacidad de carga del suelo.

Nivel de responsabilidad del edificio

Un edificio o estructura debe clasificarse en uno de los siguientes niveles de responsabilidad: aumentada, normal y disminuida (artículo 4, párrafos 7 a 10 del reglamento técnico vigente sobre seguridad de edificios y estructuras). Ley federal No. 384-FZ).

A aumentó El nivel de responsabilidad incluye: objetos especialmente peligrosos, técnicamente complejos o únicos.

A reducido - edificios y estructuras para fines temporales (estacionales), así como edificios y estructuras uso auxiliar relacionados con la construcción o reconstrucción o ubicados en terrenos previsto para la construcción de viviendas individuales.

Todos los demás edificios y estructuras pertenecen a normal nivel de responsabilidad.

La redacción para identificar los edificios pertenecientes al tercer (inferior) nivel de responsabilidad es vaga. No está claro si se describen dos grupos de edificios y estructuras: temporales y auxiliares o tres grupos: temporales, auxiliares e individuales. Residencial en Bielorrusia casas individuales con una altura de no más de 2 pisos se clasifican en el tercer grupo de responsabilidad, y en Rusia, anteriormente, los edificios residenciales de hasta 10 m de altura también se clasificaban en este grupo. en el nuevo reglamentos técnicos No hay claridad sobre este tema. Al parecer cada uno tendrá que decidir por sí mismo. El volumen de responsabilidad depende de la elección del nivel de responsabilidad. estudios geológicos y métodos para el cálculo de fundaciones.

Determinación de la resistencia base calculada R a partir de tablas.

Este método se utiliza para el cálculo preliminar y final de cimientos de edificios del tercer nivel de responsabilidad ubicados en condiciones favorables. O para un cálculo preliminar de los cimientos de edificios del segundo nivel de responsabilidad ubicados en cualquier condición geológica y de ingeniería, incluidas las desfavorables.

Las condiciones se consideran "favorables" cuando las capas de suelo en la base se encuentran horizontalmente (la pendiente de las capas no excede 0,1) y la compresibilidad del suelo no aumenta al menos a una profundidad igual al doble del ancho del individuo más grande. base y cuatro anchos de base de tira (contando desde el nivel de sus plantas).

Para cimentaciones con un ancho de b o = 1 my una profundidad de d o = 2 m, los valores de la resistencia calculada de la cimentación (R o) se dan en las Tablas 11 a 15. Con un aumento o disminución en la profundidad de la base, la capacidad de carga del suelo de la base cambia. En este caso, la resistencia base calculada (R) a varias profundidades debe determinarse mediante las fórmulas:

R = R o (d + d o) /2d o en d< 2 м;

R = R o + k 2 γ"(d - d o) para d > 2m

donde b es el ancho de la base, m; d - profundidad de la base, m; γ’ - valor calculado de la gravedad específica del suelo que se encuentra sobre la base de la cimentación, kN/m³; k 1 - coeficiente aceptado para cimentaciones compuestas de suelos gruesos y arenas, k 1 = 0,125; para cimentaciones compuestas por arenas limosas, franco arenosas, francas y arcillas, k 1 = 0,05; k 2 - coeficiente aceptado para cimentaciones compuestas de suelos arenosos gruesos - k 2 = 0,25, compuestos de franco arenosos y francos - k 2 = 0,2; arcillas - k 2 = 0,15.

Tabla 11

Tabla 12

Tabla 13

Tabla 14

Tabla 15

La resistencia calculada del suelo de cimentación R o es una presión segura a la que se mantiene la dependencia lineal del asentamiento de la cimentación, y la profundidad de desarrollo de las zonas de falla de resistencia local debajo de sus bordes no excede 1/4 del ancho de la base de cimentación.

Un ejemplo de determinación de la resistencia de diseño del suelo de cimentación mediante tablas.

Determine la resistencia calculada de la base de cimentación, que tiene un tamaño de base de 2,5 × 2,5 m y una profundidad de colocación de 1 m; Edificio sin sótano, clase III. La cimentación, en toda la profundidad explorada, está compuesta por arena de espesor medio, compactación media (γ’ = 20 kN/m³). No se encontró agua subterránea. Para determinar la resistencia de diseño de la base, es legítimo utilizar valores tabulares de valores R o. Según tabla. 2 R o = 400 kPa. Usando la fórmula, obtenemos: R = R o (d + d o) /2d o = 400 (1 + 2)/2×2 = 356 kPa.

Determinación de la resistencia de diseño de la base R en función de las características físicas del suelo.

Este método se utiliza para el cálculo final de cimentaciones de edificaciones del segundo nivel de responsabilidad.

La resistencia de diseño del suelo de cimentación está determinada por la fórmula:

R = (metro 1 metro 2 / k) ,

donde m 1 y m 2 son los coeficientes de condiciones de funcionamiento adoptados según la tabla. 16; k - coeficiente, k = 1, si las características de las propiedades del suelo se determinan experimentalmente, k = 1,1, si las características se toman de tablas de referencia; M 1, M 2, M 3: coeficientes aceptados según la tabla. 17; k z - coeficiente, en b< 10 м - k z =1 при b >10 m - k z = z/b + 0,2 (aquí z = 8 m); b - ancho de la base de la base, m; γ - valor promedio de la gravedad específica de los suelos que se encuentran debajo de la base de la cimentación (en presencia de agua subterránea se determina teniendo en cuenta el efecto de pesaje del agua), kN/m³; γ’ - lo mismo para suelos que se encuentran por encima de la base; c es el valor calculado de la adherencia específica del suelo que se encuentra directamente debajo de la base de la base, kPa; d b - profundidad del sótano, es decir distancia desde el nivel de planificación hasta el piso del sótano, m. Para estructuras con un sótano de menos de 20 m de ancho y más de 2 m de profundidad, se acepta d b = 2 m, con un ancho de sótano superior a 20, d b = 0; d 1 - profundidad de cimentación de estructuras sin sótano desde el nivel de planificación (m) o profundidad de cimentación reducida desde el nivel del piso del sótano, determinada por la fórmula: d 1 = h s + h cf γ cf / γ', aquí h s - espesor de la capa de suelo sobre la base de los cimientos debajo del sótano: h cf - espesor del piso del sótano; γ cf - valor calculado de la gravedad específica del material del piso del sótano, kN/m³.

Tabla 16

1. Las estructuras con diseño estructural rígido incluyen estructuras cuyas estructuras están especialmente adaptadas para absorber fuerzas por deformación de los cimientos (inciso 5.9 SP 22.13330.2011).

2. Para edificios con diseño estructural flexible, el valor del coeficiente m 2 se considera igual a uno.

3. Para valores intermedios de L/H, el coeficiente m 2 se determina por interpolación.

4. Para arenas sueltas, m 1 y m 2 se toman iguales a uno.

Tabla 17

Un ejemplo de determinación de la resistencia de diseño de un suelo de cimentación en función de las características físicas del suelo.

Determinar la resistencia de diseño de la base de cimentación. pared exterior un edificio de dos pisos sin sótano, de 10 m de largo. La cimentación es en tiras, sus dimensiones son: ancho b = 1,0 m; profundidad d 1 =1,8 m, d b = 0.

Las características de las propiedades del suelo se determinaron en el laboratorio; el número de determinaciones permitidas para el procesamiento estadístico de los datos. Desde la superficie hasta el nivel de la base de la base se encuentra suelo a granel, su Peso específicoγ’ = 17 kN/m³. Debajo de la base de la cimentación hasta toda la profundidad explorada (9 m) se encuentra una marga plástica blanda (I L = 0,6). Valores calculados: gravedad específica γ = 20 kN/m³, ángulo de fricción interna φ = 15°; adherencia específica c = 30 kPa.

Según la tabla 17 para el valor φ = 15° encontramos los valores de los coeficientes adimensionales: M 1 = 0,32; M2 = 2,30; M3 = 4,84.

Según la tabla 16 coeficiente m 1 = 1,1 (I L > 0,5); coeficiente m 2 = 1,0 (relación L/H del edificio superior a 4).

Coeficiente k z = 1, ya que el ancho de la base es b< 10 м.

Para los datos dados obtenemos: R = (m 1 m 2 / k) = (1,1 × 1 / 1) [(0,32 × 1 × 1,0 × 20) + (2,30 × 1,8 × 17) + (4,84 × 30)] = 244kPa.

Determinación de la resistencia de diseño condicional de suelos.

1. Este suelo es arena limosa, según GOST 25100-95 “Suelos. Clasificación", a arenas densas. Teniendo en cuenta que la arena tiene un grado promedio de saturación con agua (Sr = 0,79), determinamos su resistencia de diseño a partir de la Tabla 2 del Apéndice 3 de SNiP 2.02.01-83* “Cimentaciones de edificios y estructuras”.

R0 = 400 kPa.

2. Arcilla. Teniendo en cuenta el valor del coeficiente de porosidad e = 0,71 y el índice de fluidez JL = 0,16, determinamos la resistencia calculada a partir de la Tabla 3 del Apéndice 3 de SNiP 2.02.01-83 * "Cimentos de edificios y estructuras"

R0 = 400 kPa.

3. Considerando que el coeficiente de porosidad de este suelo es e = 0,7 y el índice de fluidez JL = 0,11, según la Tabla 3 del Apéndice 3 de SNiP 2.02.01-83 * “Cimentos de edificios y estructuras” determinamos

R0 = 400 kPa.

Determinación de la gravedad específica del suelo.

g = cg, kN/m 3

1. Arena, s=1,9 g/cm3=1,9 t/m3

g=1,9·9,8=18,62 kN/m 3

2. Arcilla, s=2,01 g/cm3=1,95 t/m3

g=2,01·9,8=19,7 kN/m 3

3. Franco, s=1,87 g/cm3=1,96 t/m3

g=1,87·9,8=18,326 kN/m 3

Características del suelo de diseño.

• 1. Arena:
  • - embrague,

con I = 3/1,5=2, con II = 3/1=3;

Ángulo de fricción interna,

q I = 28/1,15 = 24,35 0; q II = 28/1 = 28 0;

Peso específico,

g I = g II = 18,62/1 = 18,62 kN/m3.

c I = 30/1,5 = 20 kPa, c II = 30/1 = 30 kPa;

c I = 9/1,15 = 7,83 0, c II = 9/1 = 9 0;

g I = g II = 19,7/1 = 19,7 kN/m 3.

3. Franco:

c I = 20/1,5 = 13,3 kPa, c II = 20/1 = 20 kPa;

c I = 20/1,15 = 17,39 0, c II = 20/1 = 20 0;

g I = g II = 18,326/1 = 18,326 kN/m 3.

Características físicas y mecánicas especificadas y calculadas de los suelos que lo componen. sitio de construcción, tabular

Cuadro 1 Propiedades físicas y mecánicas del suelo.

Conclusión sobre la posibilidad de utilizar suelos como base.

El sitio de construcción está representado por los siguientes tipos de suelo:

• - desde la superficie hasta una profundidad de 0,4 m se encuentra chernozem, que no se utiliza en la construcción, se corta y se retira del sitio;
• -luego se encuentra una capa de arena de tamaño mediano, densidad media, grado de humedad promedio con un espesor de 3,6 m, moderadamente compresible, resistencia de diseño condicional R 0 = 400 kPa, se puede utilizar como base natural;
• -la siguiente capa es de arcilla gris pardusca, de 4,0 m de espesor, en estado semisólido, moderadamente compresible con una resistencia nominal de diseño R 0 = 400 kPa, se puede utilizar como base natural;
• -la última capa es franca gris, de 7,0 m de espesor, en estado semisólido, moderadamente compresible con una resistencia de diseño condicional R 0 = 400 kPa, se puede utilizar como base natural.

Este es uno de los parámetros más importantes a la hora de construir una base, ya que permite determinar los valores máximos posibles de la masa de la estructura superpuesta que puede soportar la superficie subyacente.

Si se exceden los valores permitidos de la capacidad de carga del suelo, se forman áreas de equilibrio límite debajo de la base de la cimentación. En otras palabras, el suelo ubicado debajo no puede soportar la carga y tiende hacia la dirección de menor resistencia, es decir, hacia la superficie. Las consecuencias se expresan en forma de montículos y pozos ubicados cerca de los límites de la base.

El peligro más importante en este caso es la violación de la homogeneidad del suelo subyacente. La carga de la estructura comienza a distribuirse de manera desigual, la base pierde su estabilidad, se activan procesos de deformación y pronto comienzan a aparecer grietas.

Cálculo de la capacidad portante del suelo.

Determinar la capacidad de carga del suelo es un proceso bastante laborioso que se puede realizar utilizando los medios disponibles (manualmente/en línea) o utilizando los servicios de agencias geológicas y geodésicas.

Le invitamos a utilizar nuestra cómoda calculadora en línea para calcular la resistencia a la compresión/corte del suelo. Al final del cálculo, recibirá un valor de resistencia calculado de cuatro diferentes unidades mediciones (kPa, kH/m 2, tf/m 2, kgf/cm 2). Para obtener el resultado del cálculo, debe completar varios campos:

• Tipo de cálculo. Residencia en pruebas de laboratorio o con características de suelo desconocidas.
• Características del suelo. Tipo, coeficiente de porosidad e índice de fluidez, así como el valor promedio calculado de la gravedad específica de los suelos.
• Parámetros de cimentación. Ancho y profundidad de la base.

Las dos últimas características del suelo se determinan sólo para suelos arcillosos.

Calculadora de resistencia del suelo de cimentación

Primero, debemos seleccionar el tipo de cálculo. La primera opción implica que recibirá una muestra de suelo y la enviará a un laboratorio especializado para su análisis. este método acepta gran número tiempo y dinero. Por tanto, si no tienes un área compleja y estás seguro de que puedes hacerlo todo por tu cuenta, te sugerimos utilizar la segunda opción y realizar el cálculo en base a datos tabulares.

Clasificación del suelo

La siguiente etapa de trabajo está relacionada con la determinación del tipo de suelo. Según SNiP 11-15-74, todos los tipos de suelos se dividen en dos grupos principales:

• rocoso;
• no rocoso.

¿Cómo determinar usted mismo el tipo de suelo?

Existe una forma sencilla y antigua de determinar el tipo de suelo que usaron tus padres y los padres de tus padres: implica identificar las propiedades físicas y mecánicas de la roca.

Para hacer esto, es necesario tomar muestras de suelo en los puntos extremos y en el medio del sitio. Excave hoyos hasta la profundidad del nivel de cimentación esperado y tome muestras de suelo de cada punto de control.

Prepare una superficie de trabajo para realizar un experimento científico.

• Moje la tierra hasta que se pueda formar una bola.
• Intente hacer rodar la pelota hasta formar un cuerpo alargado (cordón).
• Si no pudiste hacer esto, entonces frente a ti suelo arenoso.
• Si se endurece un poco, pero aún así colapsa... esto es franco arenoso.
• Si el cordón se puede enrollar formando un anillo, pero se observan roturas/grietas: esto es franco.
• Si el anillo está cerrado, pero el cuerpo permanece ileso - esto es arcilla.

Para mayor claridad, puede ver la siguiente ilustración:

Si no pudo obtener nada con la muestra de suelo, entonces el cálculo de la capacidad de carga del suelo arenoso ha terminado. Seleccione el elemento apropiado en la calculadora y haga clic en " Calcular".

Capacidad de carga del suelo - tabla SNiP

Para determinar la capacidad de carga de suelos arcillosos, necesitamos obtener dos coeficientes más: índice de fluidez del suelo (I L) Y coeficiente de porosidad (e). El primer indicador se puede determinar con bastante facilidad a simple vista; si el suelo está francamente húmedo y viscoso, elija I L = 1, si está seco y rugoso, I L = 0. El segundo coeficiente solo se puede obtener en tablas de SNiP. Dado que todos los datos son de dominio público, para su comodidad hemos copiado las tablas de resistencia calculada del suelo de SP 22.13330.2011.

Capacidad portante de suelos arcillosos.

Insertar valor coeficiente de porosidad e en la calculadora, ingrese los parámetros de la base y complete la determinación de la resistencia calculada del suelo.

Capacidad de carga del suelo arenoso.

Estos valores de la tabla de R 0 son válidos para cimentaciones con ancho b = 1 m y profundidad d = 2 m.

Para otros valores de b y d, se deben utilizar fórmulas. En d<= 2 м используется первое выражение, при d >2 m - segundo.

Resistencia calculada del suelo (fórmula) #1: R = R 0 × × (d + d 0) / 2d 0

Resistencia calculada del suelo (fórmula) #2: R = R 0 × + k 2 × γ" II × (d - d 0)

Para evitarle cálculos complejos y engorrosos, hemos agregado un cuarto elemento a nuestra calculadora de resistencia del suelo calculada, en el que puede indicar las dimensiones estimadas de la base. Utilice nuestro servicio y ahorre tiempo!

La posibilidad de utilizar soluciones de la teoría de la elasticidad al calcular las deformaciones verticales fue fundamentada por N.M. Gersevánov. Sin embargo, este enfoque es válido dentro de los límites de cargas en las que se observa una relación lineal entre tensiones y deformaciones.

Diseñado según dependencia (8.29) cimientos en muchos casos resultan antieconómicos debido a la subutilización de la capacidad portante de los suelos, especialmente los arenosos, así como los arcillosos (de consistencia dura, semisólida y refractaria) incluso en la etapa lineal de deformación. En este sentido, SNiP 2.02.01-83* "Cimentos de edificios y estructuras" recomienda limitar la presión promedio debajo de la base de los cimientos por la resistencia calculada del suelo de los cimientos. R, que permite calcular los asentamientos de cimentación basándose en la relación lineal entre tensiones y deformaciones. Así, al calcular cimentaciones basadas en deformaciones, es necesario que se cumpla la condición

PAG ≤ R, (8.37)

Dónde R- presión media a lo largo de la base de la cimentación; R- resistencia calculada del suelo de cimentación.

Dónde γ с1 Y γ с2- coeficientes de las condiciones de funcionamiento, respectivamente, de la base del suelo y de la estructura en interacción con la base, tomados de acuerdo con mesa 8.3; k- coeficiente de fiabilidad aceptado al determinar las características de resistencia del suelo mediante pruebas directas, k= 1,0; cuando se utilizan valores de suelo calculados tabularmente k = 1,1; k z- coeficiente tomado igual al ancho de la base de la base b≤10 metros, k z= 1,0; en b≥10m - k z= Z 0/b + 0,2 (aquí Z 0= 8 metros); Mγ; M q, M s- coeficientes que dependen del ángulo de fricción interna de la capa de suelo portante; b- ancho de la base de la cimentación, m;

Tabla 8.3. Valores de los coeficientes de condiciones de funcionamiento. γ с1 Y γ с2

Tabla 8.4. Valores de coeficiente M γ , M q , M s

γII Y γ"II- peso específico calculado promediado de los suelos que se encuentran respectivamente debajo de la base de la cimentación y dentro de la profundidad de la cimentación, kN/m3 (en presencia de agua subterránea, se determina teniendo en cuenta el efecto de pesaje del agua); re 1- profundidad de los cimientos desde el sótano; en ausencia de piso de sótano, desde la superficie planificada, m; reb- profundidad del sótano, contando desde la marca de planificación, pero no más de 2 m (con un ancho de sótano B > 20 m, se acepta db = 0); cII- valor calculado de la adherencia específica de la capa de suelo portante, kPa (el índice II significa que el cálculo se realiza según el segundo grupo de estados límite).

La fórmula (8.38) se basa en la solución de N.P. Puzyrevsky, que permite determinar la presión sobre la base en la que en el macizo debajo de los bordes base Se forman zonas de equilibrio límite. Sin embargo, la fórmula (8.38) difiere en su estructura de la solución de N.P. Coeficientes adicionales de Puzyrevsky ( γ с1 Y γ с2), que aumentan la confiabilidad de los cálculos y permiten tener en cuenta, respectivamente, la influencia de las propiedades de resistencia y deformación de los suelos en la formación de zonas de equilibrio límite debajo de la base de la cimentación y la rigidez de la estructura en construcción.

El término adicional introducido en la fórmula (8.38) es igual a ( mq- 1), permite tener en cuenta el efecto de la carga diaria del suelo. Al excavar un pozo se conserva en cierta medida el estado de estrés del suelo, provocado por la acción de la presión diaria del suelo. Al mismo tiempo, aumenta la presión máxima, en la que las zonas de perturbación local debajo del borde de la base alcanzan un valor igual a 0,25 del ancho de la base. Sin embargo, el estado de tensión residual depende de la profundidad del pozo de excavación y de su ancho. Luego, a medida que aumenta la profundidad del pozo, es decir A medida que aumenta la carga doméstica, habrá una mayor presión residual en la capa considerada.

Según la fórmula (8.38) el calculado resistencia del suelo La base se determina para la capa de carga donde se encuentra la base de la cimentación. A veces en las profundidades z El suelo menos duradero se encuentra debajo de la capa de soporte ( arroz. 8.8), en el que pueden desarrollarse deformaciones plásticas. En este caso, se recomienda comprobar las tensiones transmitidas al techo de suelo débil según la condición.

(8.39)

Dónde σzp- tensión vertical adicional; σzg- estrés por el propio peso del suelo; R z- resistencia del suelo calculada a la profundidad del techo de suelo blando z.

Arroz. 8.8. Diagrama de base condicional

Magnitud R z está determinado por la fórmula (8.38), mientras que los coeficientes de condiciones de operación γ с1 Y γ с2 y confiabilidad k, y también M γ, M q, M s encontrado en relación con una capa de suelo débil.

Valores b z Y dz determinado para una base condicional ABCD descansando sobre suelo blando.

En este caso se acepta que σzp actúa sobre la base de una base condicional ABCD (ver figura 8.8), entonces el área de su suela es

Dónde norte- carga transmitida al borde de la cimentación.

Conociendo el área de la base de una base convencional, puedes determinar su ancho usando la fórmula

(8.41)

Dónde a = (l- b)/2 (l Y b- dimensiones de la cimentación diseñada).

Habiendo determinado mediante la fórmula (8.38) la cantidad Rz, comprobar el estado (8.39). Si se cumple, las zonas de cizalla no desempeñan un papel importante en la cantidad de sedimento en desarrollo. De lo contrario, es necesario aceptar grandes dimensiones de la base de cimentación, en cuyo caso se cumple la condición (8.39).

Resistencia de diseño condicional de suelos de cimentación R o

Para cita tamaños preliminares cimientos edificios Y estructuras Se utilizan resistencias de diseño condicionales de los suelos de cimentación Ro, que se dan en mesa 8,5 - 8,8.

Ejemplos

Ejemplo 8.2. Determine la resistencia de diseño condicional de la arena fina si se conoce: humedad natural ω = 0,07; densidad natural ρ = 1,87 t/m3, densidad de partículas sólidas ρ S = 2,67 t/m3.

La relación "carga-asentamiento" para cimentaciones poco profundas puede considerarse lineal sólo hasta un cierto límite de presión sobre la cimentación (Fig. 5.22). Como límite se toma la resistencia calculada de los suelos de cimentación. R. Al calcular las deformaciones de los cimientos utilizando los esquemas de cálculo especificados en la cláusula 5.5.1, la presión promedio debajo de la base de los cimientos (a partir de las cargas para calcular los cimientos en función de las deformaciones) no debe exceder la resistencia de diseño del suelo de los cimientos. R, kPa, determinado por la fórmula

donde γ do 1 y γ do 2 - coeficientes de condiciones de trabajo, tomados según tabla. 5.11; k k= 1, si las características de resistencia del suelo ( Con y φ ) se determinan mediante pruebas directas, y k= 1,1, si las características especificadas se toman según las tablas del Capítulo. 1; Mγ , m q Y mc— coeficientes aceptados según tabla. 5.12; k z— coeficiente aceptado: k z= 1 en b < 10 м, k z = z 0 /b + 0,2 en b≥ 10 m (aquí b— ancho de la base de la cimentación, m; z 0 = 8 metros); γ II - el valor calculado de la gravedad específica de los suelos que se encuentran debajo de la base de la cimentación (en presencia de agua subterránea se determina teniendo en cuenta el efecto de pesaje del agua), kN/m 3 ; γ´ II - lo mismo, encima de la suela; Con II - valor calculado de la adherencia específica del suelo que se encuentra directamente debajo de la base de la cimentación, kPa; d 1 - la profundidad de colocación de cimientos de estructuras sin sótano o la profundidad reducida de colocación de cimientos externos e internos desde el piso del sótano, "determinada por la fórmula

d 1 = h s + h cf γ cf /γ´ II

(Aquí hs— espesor de la capa de suelo sobre la base de los cimientos en el lado del sótano, m; h cf— espesor de la estructura del piso del sótano, m; γ cf- valor calculado del peso específico del material del suelo del sótano, kN/m 3); reb— profundidad del sótano — distancia desde el nivel de planificación hasta el piso del sótano, m (para edificios con un ancho de sótano EN Se acepta ≤ 20 m y profundidad superior a 2 m reb= 2 m, con ancho caído EN> 20 y aceptado d > 0).

Arroz. 5.22.

Relación característica “carga-asentamiento” para cimentaciones poco profundas d 1 > d Si d(Dónde d- profundidad de la cimentación), luego d 1 se toma igual reb = 0.

,a La fórmula (5.29) se aplica a cualquier forma de cimentación en planta. Si la base de los cimientos tiene la forma de un círculo o un polígono regular con un área A b, entonces se acepta = . Valores calculados peso específico

El suelo y el material del piso del sótano incluidos en la fórmula (5.29) pueden tomarse iguales a sus valores estándar (suponiendo que los coeficientes de confiabilidad para el suelo y el material sean iguales a la unidad). Con la justificación adecuada, la resistencia calculada del suelo se puede incrementar si el diseño de la cimentación mejora las condiciones para su trabajo conjunto con la cimentación. Para losas de cimentación con cortes en las esquinas, la resistencia calculada del suelo de cimentación se puede aumentar en un 15%. Con 1 y γ Con 2

yo l

Notas: 1. Los esquemas estructurales rígidos son estructuras cuyas estructuras están adaptadas para absorber fuerzas provenientes de deformaciones de cimientos mediante el uso de medidas especiales. do 2. Para estructuras con un diseño estructural flexible, el valor del coeficiente γ

2 se toma igual a uno. 2 para estructuras con un diseño estructural rígido cuando la relación entre la longitud de la estructura o su compartimento y su altura 3. Para valores intermedios do coeficiente γ

2 se determina por interpolación. TABLA 5.12. VALORES DEL COEFICIENTE

Cuando la profundidad calculada de los cimientos se toma del nivel del terraplén de nivelación, el diseño de cimientos y cimientos debe incluir un requisito sobre la necesidad de realizar un terraplén de nivelación antes de aplicar la carga completa sobre los cimientos. Deberá existir un requisito similar en relación con la instalación de camas bajo el suelo del sótano.

Impares M γ , M q Y φII,°, incluidos en la fórmula (5.29), se obtienen a partir de la condición de que las zonas de deformación plástica debajo de los bordes de una tira cargada uniformemente (Fig. 5.23) sean iguales a un cuarto de su ancho y se calculan de acuerdo con las siguientes relaciones:

Mγ= ψ/4; mq= 1 + ψ; φII,°= ψctgφ II,

Dónde ψ = π/(ctgφ II + φ II - π/2); φ II: valor calculado del ángulo de fricción interna, rad.

Arroz. 5.23.

Al calcular R valores de las características φ II, Con II y γ II se toman para la capa de suelo ubicada debajo de la base de la base hasta la profundidad zR = 0,5b en b < 10 м и z R = t + 0,1b en b≥ 10 m (aquí t= 4 metros). Si hay varias capas de suelo desde la base de los cimientos hasta la profundidad zR Se aceptan valores medios ponderados de las características especificadas. Lo mismo se aplica a los coeficientes γ do l y γ do 2 .

Como puede verse en la fórmula (5.29), el valor R Depende no solo de las características físicas y mecánicas de los suelos de los cimientos, sino también de las dimensiones geométricas deseadas de los cimientos: el ancho y la profundidad de sus cimientos. Por tanto, la determinación de las dimensiones de la cimentación se ha de realizar de forma iterativa, habiéndose especificado previamente unas dimensiones iniciales.

Ejemplo 5.5. Determine la resistencia de diseño del suelo de cimentación para base de tira ancho b= 1,4 m con los siguientes datos iniciales. El edificio diseñado es un edificio de paneles grandes de 9 pisos con un diseño estructural rígido. La relación entre su longitud y su altura. 2 para estructuras con un diseño estructural rígido cuando la relación entre la longitud de la estructura o su compartimento y su altura= 1,5. La profundidad de los cimientos del nivel de planificación se acepta por razones de diseño. d= 1,7 m El edificio tiene un ancho de sótano. EN= 12 m y profundidad reb= 1,2 m Espesor de la capa de suelo desde la base de la cimentación hasta el piso del sótano. hs= 0,3 m, espesor del suelo de hormigón del sótano h сf= 0,2 m, peso específico del hormigón γ II = 23 kN/m 3. El sitio está compuesto por arenas finas de densidad media y bajo contenido de humedad. Coeficiente de porosidad mi= 0,74, gravedad específica del suelo debajo de la base γ II = 18 kN/m 3, sobre la base γ´ II = 17 kN/m 3. Los valores estándar de las características de resistencia y deformación se adoptan de acuerdo con las tablas de referencia que figuran en el Capítulo. 1:φ norte= φ II = 32º, con norte = c II = 2 kPa, mi= 28 MPa.

Solución. Para calcular la resistencia de diseño del suelo de cimentación mediante la fórmula (5.29), aceptamos: según tabla. 5.11 para arena fina y de baja humedad y un edificio con un diseño estructural rígido cuando 2 para estructuras con un diseño estructural rígido cuando la relación entre la longitud de la estructura o su compartimento y su altura= 1,5, γ Con 1 = 1,3 y γ Con 2 = 1,3; según tabla 5,12 en φ II = 32º Mγ = 1,34; mq= 6,34 y mc= 8,55. Dado que los valores de las características de resistencia del suelo se toman de tablas de referencia, k= 1,1. En b= 1,4 metros< 10 м k z = 1.

Profundidad de cimentación reducida desde el suelo del sótano según fórmula (5.30)

d 1 = 0,3 + 0,2 · 23/17 = 0,57 m.

Usando la fórmula (5.29) determinamos:

R= = 1,54 · 221 = 340 kPa.

Las dimensiones preliminares de los cimientos se asignan por razones estructurales o en función de los valores de resistencia calculada de los suelos de los cimientos. R 0 dado en la tabla. 5.13. Valores R 0 también se puede utilizar para la determinación final de las dimensiones de los cimientos de estructuras de clase III, si la base está compuesta por capas de suelo horizontales (pendiente no superior a 0,1) mantenidas en espesor, cuya compresibilidad no aumenta con la profundidad dentro de los límites del doble del ancho de la base más grande por debajo de la profundidad de su base.

Doble interpolación al determinar R 0 según tabla 5.13 para suelos limo-arcillosos con valores intermedios con índice de fluidez del suelo o relleno: Y mi se recomienda seguir la fórmula

Directrices para el diseño de cimentaciones de edificios y estructuras.

SNIP 2.02.01-83. Cimentaciones de edificios y estructuras.

Dónde mi 1 y mi 2 - valores adyacentes del coeficiente de porosidad en la tabla. 5.13, entre los cuales se encuentra el valor de e para el suelo en cuestión; R 0 (1, 0) y R 0 (1, 1) - valores R 0 en la tabla 5,13 en coeficiente, porosidad mi 1 correspondiente a los valores con índice de fluidez del suelo o relleno:= 0 y con índice de fluidez del suelo o relleno: = 1; R 0 (2, 0) y R 0 (2, 1) - lo mismo, con mi 2 .

TABLA 5.13. RESISTENCIAS DE DISEÑO R 0 SUELOS GRUESOS, ARENOSOS Y limo-arcillosos (sin hundimientos)

Valores R 0 en la tabla 5.13 se aplica a cimentaciones con un ancho b 1 = 1 m y profundidad d 1 = 2 m. Cuando se utilizan los valores R 0 según tabla 5.13 para la determinación final de las dimensiones de los cimientos, la resistencia calculada del suelo de los cimientos R determinado por las fórmulas:

en d≤ 2 metros

;

en d> 2 metros

,

Dónde b Y d- respectivamente, el ancho y la profundidad de la cimentación proyectada, m; γ´ - peso específico del suelo ubicado sobre la base de la cimentación, kN/m 3; k 1 - coeficiente aceptado para suelos gruesos y arenosos (excepto arenas limosas) k 1 = 0,125, y para arenas limosas, franco arenosas, francas y arcillosas k 1 = 0,05; k 2 - coeficiente aceptado para suelos gruesos y arenosos k 2 = 2,5, para franco arenoso y franco k 2 = 2, y para arcillas k 2 = l.5.

Ejemplo 5.6. Determinar la resistencia de diseño de arcillas con coeficiente de porosidad. mi= 0,85 e índice de fluidez con índice de fluidez del suelo o relleno:= 0,45 en relación al ancho de la cimentación b= 2 m, con una profundidad d= 2,5 m La gravedad específica del suelo ubicado sobre la base es γ´ = 17 kN/m 3.

Solución. Usando los valores R 0 (ver Tabla 5.13), usando la fórmula (5.32) calculamos:

Resistencia de diseño R La base compuesta de suelos gruesos se calcula utilizando la fórmula (5.29) basada en los resultados de determinaciones directas de las características de resistencia de los suelos. A falta de tales ensayos, la resistencia de diseño viene determinada por las características del árido si su contenido supera el 40%. Con un menor contenido agregado el valor R para suelos gruesos se permite tomar según la tabla. 5.13.

Al compactar artificialmente suelos de cimentación o construir cojines de suelo, la resistencia de diseño se determina con base en los valores de diseño de las características físicas y mecánicas de los suelos compactados especificados en el proyecto. Estos últimos se establecen sobre la base de investigaciones o utilizando tablas de referencia (ver Capítulo 1) basadas en la densidad del suelo requerida. Al calcular R Se recomienda que el contenido de humedad de los suelos arcillosos limosos sea igual a 1,2 ω pag .

La resistencia de diseño de la arena suelta está determinada por la fórmula (5.29) en γ do 1 = γ Con 2 = 1. Valor R Debe aclararse con base en los resultados de al menos tres pruebas de un sello con dimensiones y formas posiblemente más cercanas a la base diseñada, pero con un área de al menos 0,5 m2. En este caso, el valor R no se acepta más que la presión a la que el asentamiento esperado de la base es igual al máximo (ver párrafo adicional 5.5.5).

Al construir cimientos intermitentes, la resistencia calculada de los cimientos R se determina como para la base original de la tira según la fórmula (5.29) con valores crecientes R coeficiente kd, aceptado según la tabla. 5.14.

Si es necesario aumentar las cargas sobre los cimientos de estructuras existentes durante su reconstrucción (reemplazo de equipos, superestructuras, etc.), la resistencia calculada de los cimientos debe tomarse de acuerdo con los datos sobre el estado y las propiedades físicas y mecánicas de los suelos de cimentación, teniendo en cuenta el tipo y condición de los cimientos y superestructuras de la estructura, la duración de su operación y el asentamiento adicional esperado con cargas crecientes sobre los cimientos. También debe tener en cuenta la condición y características de diseño estructuras adyacentes, que, una vez dentro del “cráter sedimentario”, pueden resultar dañadas.

TABLA 5.14. VALORES DEL COEFICIENTE kd PARA ARENAS (SALVO PÉRDIDAS) Y Suelos limo-arcillosos

Notas: 1. Para valores intermedios mi Y con índice de fluidez del suelo o relleno: coeficiente kd se acepta por interpolación.

2. Para losas con cortes en las esquinas, el coeficiente kd tiene en cuenta el aumento R en un 15%.

Si está dentro del espesor compresible de la base a una profundidad z desde la base de la cimentación hay una capa de suelo de menor resistencia que la resistencia de las capas superiores (Fig. 5.24), se debe verificar el cumplimiento de la condición

σ zp + σ zg ≤ R z,

donde σ zp y σ zg— tensiones normales verticales en el suelo en profundidad z desde la base de la base, respectivamente, adicional de la carga sobre la base y del propio peso del suelo, kPa (ver cláusula 5.2); R z— resistencia calculada del suelo de resistencia reducida en profundidad z, kPa, calculado utilizando la fórmula (5.29) para una base condicional con un ancho b z, m, determinado por la expresión

;

Cuando se aplica una carga excéntrica a la base, es necesario limitar las presiones de los bordes debajo de la suela, que se calculan utilizando las fórmulas de compresión excéntrica. Las presiones en los bordes bajo la acción del momento en la dirección de los ejes principales de la base de la base no deben exceder 1,2 R, y la presión en el punto de la esquina es 1,5 R. Se recomienda determinar las presiones en los bordes teniendo en cuenta la resistencia lateral del suelo ubicado sobre la base de la cimentación, así como la rigidez de la estructura apoyada sobre la cimentación en cuestión.

Las normas actuales permiten un aumento de hasta un 20% de la resistencia de diseño del suelo de cimentación, calculada mediante las fórmulas (5.29), (5.33) y (5.34), si la deformación de la cimentación bajo presión se determina mediante cálculo. pag = R no exceda el 40% de los valores límite (consulte el párrafo 5.5.5). En este caso, las deformaciones calculadas correspondientes a la presión. pag 1 = 1,2R, no debe ser más del 50% del máximo. En este caso, además, es necesario comprobar la capacidad de carga de la base (consulte el párrafo 5.6).