Несущая способность грунта определяется как способность грунта выдерживать нагрузки, исходящие от фундамента. Давление, которое грунт может легко выдержать под нагрузкой, называется допустимым опорным давлением.
- 1. Теория несущей способности Терзаги
- 2. Теория несущей способности Хансена
Типы несущей способности грунта
Ниже перечислены некоторые типы несущей способности грунта:
1. Предельная несущая способность (qu)
Полное давление на основание фундамента, при котором происходит разрушение грунта, называется предельной несущей способностью.
2. Чистая предельная несущая способность (qnu)
Пренебрегая давлением вскрышных пород от предельной несущей способности, мы получим чистую предельную несущую способность.
Где 
= удельный вес грунта, Df = глубина фундамента
3. Чистая безопасная несущая способность (qns)
Если рассматривать только разрушение при сдвиге, чистая предельная несущая способность делится на определенный коэффициент безопасности, что дает чистую безопасную несущую способность.
qns = qnu/ F
где F = коэффициент безопасности = 3 (обычное значение).
4. Общая безопасная несущая способность (qs)
Когда предельная несущая способность делится на коэффициент безопасности, это дает общую безопасную несущую способность.
qs = qu/F
5. Чистое безопасное расчетное давление (qnp)
Давление, которое грунт может выдержать без превышения допустимой осадки, называется чистым безопасным давлением оседания.
6. Чистое допустимое опорное давление (qna)
Это давление, которое мы можем использовать при проектировании фундаментов. Оно равно чистому безопасному опорному давлению, если qnp > qns. В обратном случае оно равно чистому безопасному расчетному давлению.
Расчет несущей способности
Для расчета несущей способности грунта существует множество теорий. Но все эти теории вытеснены теорией несущей способности Терзаги.
1. Теория несущей способности Терзаги
Теория несущей способности Терзаги полезна для определения несущей способности грунтов под ленточным фундаментом. Эта теория применима только к фундаментам мелкого заложения. Он рассмотрел некоторые предположения, которые заключаются в следующем.
Df)
Как показано на рисунке выше, AB – это основание фундамента. Он разделил зоны сдвига на 3 категории. Зона -1 (ABC), которая находится под основанием, действует так, как если бы она была частью самого основания. Зона -2 (CAF и CBD) действует как зоны радиального сдвига, которые несут на себе наклонные края AC и BC. Зона -3 (AFG и BDE) называется пассивной зоной Ранкина, которая принимает нагрузку (y Df) от верхнего слоя грунта.
Из уравнения равновесия,
Нисходящие силы = восходящие силы
Нагрузка от основания x вес клина = пассивное давление + когезия x CB sin
Где Pp = результирующее пассивное давление = (Pp)y + (Pp)c + (Pp)q
(Pp)y определяется путем учета веса клина BCDE и приведения к нулю когезии и надбавки.
(Pp)c получен с учетом когезии и пренебрежением весом и надбавкой.
(Pp)q получен с учетом надбавки и пренебрежением весом и сцеплением.
Следовательно,
Подставляя,
Таким образом, в итоге мы получаем qu = c’Nc + y Df Nq + 0,5 y B Ny
Приведенное выше уравнение называется уравнением несущей способности Терзаги. Где qu – предельная несущая способность, а Nc, Nq, Ny – коэффициенты несущей способности Терзаги. Эти безразмерные коэффициенты зависят от угла сопротивления сдвигу ().
Уравнения для нахождения коэффициентов несущей способности следующие:
Где
Kp = коэффициент пассивного давления грунта.
Для различных значений 
коэффициенты несущей способности при общем сдвиговом разрушении приведены в следующей таблице.
Nc
Nq
Ny
0
5.7
1
5
7.3
1.6
0.5
10
9.6
2.7
1.2
15
12.9
4.4
2.5
20
17.7
7.4
25
25.1
12.7
9.7
30
37.2
22.5
19.7
35
57.8
41.4
42.4
40
95.7
81.3
100.4
45
172.3
173.3
297.5
50
347.5
415.1
1153.2
Наконец, для определения несущей способности под ленточным фундаментом мы можем использовать
qu = c’Nc + 
Df Nq + 0.5 
B Ny
По адресу модификации вышеприведенного уравнения, уравнения для квадратных и круглых фундаментов также даны, и они таковы.
Для квадратного фундамента
qu = 1,2 c’Nc + 
Df Nq + 0.4 
B Ny
Для круглого основания
qu = 1,2 c’Nc +Df Nq + 0.3
B Ny
2. Теория несущей способности Хансена
Для связных грунтов значения, полученные по теории несущей способности Терзаги, больше, чем экспериментальные значения. Однако она показывает те же значения для несвязных грунтов. Поэтому Хансен изменил уравнение, учитывая факторы формы, глубины и наклона.
Согласно Хансену
qu = c’Nc Sc dc ic + 
Df Nq Sq dq iq + 0.5 
B Ny Sy dy iy
Где Nc, Nq, Ny = коэффициенты несущей способности Хансена
Sc, Sq, Sy = коэффициенты формы
dc, dq, dy = коэффициенты глубины
ic, iq, iy = коэффициенты наклона.
Коэффициенты несущей способности рассчитываются по следующим уравнениям.
Для различных значений 
Хансена коэффициенты несущей способности рассчитываются по следующей таблице.
Nc
Nq
Ny
0
5.14
5
6.48
1.57
0.09
10
8.34
2.47
15
10.97
3.94
1.42
20
14.83
6.4
3.54
25
20.72
10.66
8.11
30
30.14
18.40
18.08
35
46.13
33.29
40.69
40
75.32
64.18
95.41
45
133.89
134.85
240.85
50
266.89
318.96
681.84
Коэффициенты формы для различных форм фундаментов приведены в таблице ниже.
Форма фундамента
Sc
Sq
Sy
Непрерывный
Прямоугольный
1+0.2B/L
1-0.4B/L
Квадратный
1.3
0.8
Круглый
0.6
Коэффициенты глубины учитываются в соответствии со следующей таблицей.
Факторы глубины
Значения
dc
1+0.35(D/B)
dq
dy
1.0
Аналогичные коэффициенты наклона считаются по следующей таблице.
Коэффициенты наклона
ic
1 – [H/(2 c B L)]
iq
1 – 1,5 (H/V)
iy
(iq)2
Где H = горизонтальная составляющая наклонной нагрузки
B = ширина подножия
L = длина подножия.
- Нагрузки и силы, действующие на подпорную стену, и их расчеты [PDF].
- Каковы требования к толщине ленточных фундаментов?.
- Теория анализа нагрузок Марстона-Спенглера для канализационной санитарной системы.
- 12 Факторы, влияющие на несущую способность грунтов.
- Анализ и проектирование фундаментов стен из металлоконструкций на основе ACI 318-19.
- Типы фундаментов для зданий и их использование [PDF].
- Пассивный дом: Снижение энергопотребления в вашем здании.