calcal.ru
🏗 Инженерия / Геотехника

Геотехнический калькулятор

Несущая способность грунта (СП 22.13330), осадка фундамента (послойное суммирование), давление грунта (Кулон/Ренкин), устойчивость откоса, классификация по ГОСТ 25100, свайный фундамент (СП 24.13330).

Несущая способностьОсадкаДавление грунтаОткосыКлассификацияСваи
Загрузка калькулятора...
6
расчётных модулей
СП 22
основания зданий
СП 24
свайные фундаменты
ГОСТ 25100
классификация грунтов

Геотехника: наука о грунтах и основаниях

Геотехника — раздел строительной науки, изучающий свойства грунтов и их взаимодействие с фундаментами и подземными сооружениями. Она объединяет механику грунтов (определение напряжений, деформаций и прочности грунтовых массивов), инженерную геологию и фундаментостроение.

В России геотехническое проектирование выполняется по системе сводов правил: СП 22.13330.2016 (основания зданий), СП 24.13330.2021 (свайные фундаменты), СП 45.13330.2017 (земляные сооружения). Грунты классифицируются по ГОСТ 25100-2020. Ведущие научные школы: НИИОСП им. Герсеванова, МГСУ (кафедра механики грунтов), СПбГАСУ, ПНИИИС.

Метод предельных состояний в геотехнике

Первая группа предельных состояний — по несущей способности основания. Проверяется: потеря устойчивости (выпирание грунта из-под фундамента), глубинный сдвиг, опрокидывание, скольжение фундамента. Условие: N ≤ F / gamma_n, где F — сила сопротивления, gamma_n — коэффициент надёжности по ответственности.

Вторая группа предельных состояний — по деформациям. Проверяется: средняя осадка (s ≤ s_u), относительная разность осадок (delta_s/L ≤ допуск), крен фундамента. Допустимые осадки: 8 см для зданий с жёстким каркасом, 12 см для гибких конструкций.

🏗Основания

Расчётное сопротивление грунта R, распределение напряжений под подошвой, осадка и крен фундамента.

R = (gc1*gc2/k)*[Mg*kz*b*g + Mq*d*g' + Mc*c]
Формула СП 22.13330, табл. 5.5

⛰Откосы и давление

Активное и пассивное давление грунта, устойчивость склонов и насыпей, подпорные стены.

Ka = tan2(45 - phi/2)
Коэффициент активного давления (Ренкин)

📍Свайные фундаменты

Несущая способность забивных и буронабивных свай, боковое сопротивление, ростверк.

Fd = gc*(gcR*R*A + u*SUM(gcf*fi*hi))
Формула СП 24.13330

6 модулей геотехнических расчётов

Комплексный набор инструментов для расчётов оснований, фундаментов и грунтовых массивов по российским нормам

🏗️

Несущая способность (СП 22)

Расчётное сопротивление грунта R по формуле табл. 5.5 СП 22.13330. Коэффициенты M_gamma, M_q, M_c для phi от 0 до 44 градусов. Пресеты для типовых грунтов.

📏

Осадка фундамента

Метод послойного суммирования: разбивка на слои, коэффициенты затухания alpha, таблица послойных осадок. Проверка допустимых деформаций.

🧱

Давление грунта

Активное, пассивное давление и давление покоя. Теории Ренкина и Кулона с учётом трения о стену, наклона стены и засыпки. Равнодействующая и эпюра.

⛰️

Устойчивость откоса

Метод круглоцилиндрических поверхностей скольжения (Феллениус). Коэффициент устойчивости Fs, таблица отсеков, проверка по СП 22.13330.

🔬

Классификация (ГОСТ 25100)

Определение типа грунта: несвязные (Cu, Cc, плотность, влажность) и связные (Ip, IL, консистенция). Полная классификация по ГОСТ 25100-2020.

📍

Свайный фундамент (СП 24)

Несущая способность забивных и буронабивных свай. Сопротивление под остриём R, трение по стволу f_i, допускаемая нагрузка и подбор количества свай.

Механика грунтов: ключевые параметры

Прочностные характеристики

  • • phi — угол внутреннего трения (песок 28-40, суглинок 18-25, глина 10-22)
  • • c — удельное сцепление (песок 0-2, суглинок 10-30, глина 20-80 кПа)
  • • gamma — удельный вес грунта (16-21 кН/м3)
  • • E — модуль деформации (песок 20-50, суглинок 8-25, глина 5-30 МПа)
  • • Параметры определяют по ГОСТ 12248 (лабораторные испытания)

Физические характеристики

  • • e — коэффициент пористости (плотный < 0.55, рыхлый > 0.70)
  • • Sr — степень влажности (0 — сухой, 1 — водонасыщ.)
  • • Ip — число пластичности (супесь 1-7, суглинок 7-17, глина > 17)
  • • IL — показатель текучести (< 0 — твёрдая, > 1 — текучая)
  • • Испытания: грансостав, компрессия, сдвиг, трёхосное сжатие

Проектирование фундаментов

Типы фундаментов

  • • Ленточный — под стены зданий, L/b > 10
  • • Столбчатый — под отдельные колонны, отношение L/b ≈ 1
  • • Плитный — при слабых грунтах, площадь > 50% здания
  • • Свайный — при глубоком залегании несущего слоя
  • • Глубина заложения: не менее глубины промерзания (0.8-2.4 м в РФ)

Допустимые осадки (прил. Д СП 22)

  • • Жёсткие здания: s_u = 8 см (кирпич, ж/б каркас)
  • • Гибкие здания: s_u = 12 см (стальной каркас)
  • • Относительная разность осадок: delta_s/L ≤ 0.002
  • • Крен фундамента: i_u ≤ 0.004 (для зданий)
  • • Осадка определяется по методу послойного суммирования

Устойчивость откосов и склонов

Методы расчёта

  • • Метод Феллениуса — обычный метод отсеков (OMM), не учитывает межотсечные силы
  • • Метод Бишопа — упрощённый метод, учёт нормальных межотсечных сил
  • • Метод Спенсера — строгий метод (полное равновесие)
  • • Метод Тейлора — для однородных откосов (phi = 0)
  • • Поверхность скольжения: круглоцилиндрическая, плоская, комбинированная

Требуемые Fs (СП 22.13330)

  • • Fs ≥ 1.50 — ответственные сооружения (плотины, дамбы)
  • • Fs ≥ 1.30 — постоянные здания и сооружения
  • • Fs ≥ 1.15 — временные сооружения
  • • Учёт грунтовых вод: снижение phi_eff, поровое давление u
  • • Сейсмика: псевдостатический метод (k_h, k_v коэффициенты)

Как использовать геотехнический калькулятор

1

Выберите тип расчёта

Калькулятор содержит 6 модулей: несущая способность грунта, осадка фундамента, давление грунта, устойчивость откоса, классификация грунта и свайный фундамент. Выберите нужную вкладку.

2

Введите характеристики грунта

Укажите прочностные (phi, c) и физические (gamma, E, e, w) параметры грунта. Используйте пресеты для типовых грунтов или введите данные из отчёта инженерно-геологических изысканий.

3

Задайте геометрию фундамента или откоса

Введите размеры фундамента (ширину b, длину l, глубину заложения d), высоту стены или откоса, параметры сваи (длина, диаметр). Все единицы измерения указаны рядом с полями ввода.

4

Проанализируйте результаты

Результаты вычисляются мгновенно. Для реальных проектов используйте специализированное ПО (Plaxis, Geo5, MIDAS GTS) и привлекайте квалифицированного инженера-геотехника с допуском СРО. Калькулятор предназначен для предварительных расчётов и обучения.

ЧАСТЫЕ ВОПРОСЫ

Часто задаваемые вопросы

Расчётное сопротивление грунта R -- давление на грунт основания, при котором зоны пластических деформаций не выходят за допустимые пределы. Определяется по формуле таблицы 5.5 СП 22.13330.2016 с учётом коэффициентов M_gamma, M_q, M_c (зависят от угла внутреннего трения phi), ширины фундамента b, глубины заложения d, удельного веса грунта gamma и сцепления c. Коэффициенты gamma_c1 и gamma_c2 учитывают тип здания и грунтовые условия.
Метод послойного суммирования (прил. Г СП 22.13330): грунтовое основание делится на слои толщиной h_i = 0.4*b, для каждого слоя определяется дополнительное вертикальное напряжение sigma_zp = alpha * p0 (alpha -- коэффициент затухания по табл. 5.8), осадка слоя s_i = beta * sigma_zp * h_i / E_i. Суммирование прекращается при sigma_zp <= 0.2 * sigma_zg. Допустимая осадка для жёстких зданий -- 8 см, для гибких -- до 12 см.
Теория Ренкина (1857) предполагает гладкую вертикальную стену и горизонтальную поверхность засыпки: Ka = tan^2(45 - phi/2), Kp = tan^2(45 + phi/2). Теория Кулона (1776) учитывает трение грунта о стену (угол delta), наклон задней грани стены и наклон поверхности засыпки, что даёт более точные результаты для реальных подпорных стен. Для вертикальной стены без трения формулы Кулона переходят в формулы Ренкина.
Коэффициент устойчивости Fs -- отношение удерживающих сил к сдвигающим вдоль наиболее опасной поверхности скольжения. Методы: Феллениуса (обычный метод отсеков), Бишопа (упрощённый), Моргенштерна-Прайса, Спенсера. По СП 22.13330 требуемый Fs зависит от класса сооружения: 1.15 -- для временных, 1.25-1.30 -- для постоянных, 1.40-1.50 -- для ответственных (гидротехника). При Fs < 1.0 откос неустойчив.
ГОСТ 25100-2020 делит грунты на: скальные, дисперсные (несвязные и связные) и мёрзлые. Несвязные (пески, гравий) классифицируют по гранулометрии (d60, d10), плотности сложения (коэфф. пористости e) и степени влажности Sr. Связные (глины, суглинки, супеси) -- по числу пластичности Ip = wL - wP (супесь 1-7, суглинок 7-17, глина > 17) и показателю текучести IL = (w - wP) / Ip (твёрдая < 0, текучая > 1).
Несущая способность забивной висячей сваи Fd = gamma_c * (gamma_cR * R * A + u * SUM(gamma_cf * f_i * h_i)), где R -- сопротивление грунта под нижним концом (табл. 7.2 СП 24), A -- площадь сечения, u -- периметр, f_i -- сопротивление грунта по боковой поверхности (табл. 7.3), h_i -- толщина слоя. Допускаемая нагрузка N = Fd / gamma_k (gamma_k = 1.2-1.6). Для буронабивных свай gamma_cR и gamma_cf ниже.
Коэффициент gamma_c1 зависит от типа грунта: 1.25 -- для пластичных суглинков и глин, 1.10 -- для песков, 1.00 -- для жёстких глин. Коэффициент gamma_c2 учитывает тип здания и этаж: 1.00 -- для гибких зданий (L/H > 4), 1.10 -- для жёстких с подвалом, 1.40 -- для одноэтажных промышленных с подвалом. Коэффициент k = 1.0, если phi и c определены испытаниями, и k = 1.1 для табличных значений.
Коэффициент бокового давления в состоянии покоя K0 характеризует отношение горизонтального и вертикального эффективных напряжений при отсутствии горизонтальных деформаций. Формула Яки (1944): K0 = 1 - sin(phi) для нормально уплотнённых грунтов. Для переуплотнённых: K0 = (1 - sin(phi)) * OCR^(sin(phi)), где OCR -- коэффициент переуплотнения. K0 используется при расчёте стен подвалов, тоннелей и шпунтовых ограждений.
Калькулятор предназначен для предварительных расчётов, обучения и проверки порядка величин. Для реальных проектов необходимы: результаты инженерно-геологических изысканий (ГОСТ 25100, СП 47.13330), полный расчёт по методу предельных состояний, учёт грунтовых вод, проверка по деформациям и несущей способности, а также использование специализированного ПО (Plaxis, GeoStab, Geo5, MIDAS GTS). Проект должен выполнять квалифицированный инженер-геотехник с допуском СРО.
Основные нормативные документы: СП 22.13330.2016 -- основания зданий и сооружений (расчётное сопротивление, осадка, устойчивость); СП 24.13330.2021 -- свайные фундаменты; СП 45.13330.2017 -- земляные сооружения; ГОСТ 25100-2020 -- классификация грунтов; ГОСТ 12248 -- методы лабораторных испытаний; СП 47.13330 -- инженерные изыскания; ГОСТ 5686 -- полевые испытания свай. Ведущие научные организации: НИИОСП им. Герсеванова, МГСУ, ПНИИИС.
Лиана Арифметова
АВТОРverifiedред. calcal.ru

Лиана Арифметова

Создатель и главный редактор

Миссия: демократизировать сложные расчёты. Превратить страх перед числами в ясность и контроль. Девиз: «Любая повторяющаяся задача заслуживает своего калькулятора».

Mathematical Engineering · МФТИ · редактирует каталог с 2012 года

Был ли этот калькулятор полезен?

ОТКАЗ ОТ ОТВЕТСТВЕННОСТИ

Инструмент справочный — не заменяет эксперта

Только для информационных целей. Все расчёты, результаты и данные, предоставляемые инструментом, носят исключительно ознакомительный и справочный характер. Они не являются профессиональной консультацией — медицинской, юридической, финансовой, инженерной или иной.

Точность результатов. Калькулятор основан на общепринятых формулах и методиках, однако фактические результаты могут отличаться в зависимости от индивидуальных условий, исходных данных и применяемых стандартов. Мы не гарантируем полноту, точность или актуальность приведённых расчётов.

Профессиональные решения — медицинские, финансовые, инженерные — должны приниматься только после консультации с квалифицированным специалистом. Не используйте автоматический расчёт как единственное основание для важных решений.

Ограничение ответственности. Авторы и разработчики сервиса не несут ответственности за прямой или косвенный ущерб, возникший из-за использования данных расчётов. Пользователь принимает на себя всю ответственность за интерпретацию результатов.

СМЕЖНЫЕ ИНСТРУМЕНТЫ

Похожие калькуляторы

15

Калькулятор строительной механики: балки, колонны, армирование и ветровая нагрузка

Расчёты строительной механики: изгиб балки, момент инерции, устойчивость колонны (Эйлер), армирование по СП 63, ветровая нагрузка по СП 20.

/structural-engineering-calculator

Калькулятор ПЛК (программируемых контроллеров)

Расчёты для ПЛК: выбор контроллера, таймеры, масштабирование, память, коммуникации, надёжность

/plc-programming-calculator

Калькулятор промышленного IoT (IIoT)

Расчёты IIoT: устройства, связь, шлюзы, облако, энергопотребление, ROI

/industrial-iot-calculator

Калькулятор надёжности

Расчёты надёжности: Вейбулл, системная надёжность, испытания, анализ отказов, резервирование

/reliability-calculator

Калькулятор водоподготовки: коагуляция, хлорирование, фильтрация и осмос

Расчёты водоподготовки: доза коагулянта, хлорирование, скорость фильтрации, умягчение, обратный осмос, индексы Ланжелье и Ризнера.

/water-treatment-calculator

Калькулятор гидроэнергетики: мощность ГЭС, турбины и малые ГЭС

Расчёты гидроэнергетики: мощность ГЭС (P = ρgQHη), выбор турбины (Пельтон/Фрэнсис/Каплан), малые ГЭС, AEP, гидрология.

/hydropower-calculator

Калькулятор накопителей энергии

Расчёты систем накопления энергии: аккумуляторы, ГАЭС, маховики, водород, тепловые накопители

/energy-storage-calculator

Калькулятор SCADA-систем

Расчёты SCADA: теги, серверы, сеть, архив, лицензирование, надёжность

/scada-calculator

Калькулятор технического обслуживания (ТОиР)

Расчёты ТОиР: MTBF/MTTR, планирование ТО, стоимость простоя, запчасти, предиктивное ТО

/maintenance-calculator

Калькулятор коррозии

Расчёты коррозии: скорость, катодная защита, покрытия, гальваническая коррозия, ресурс трубопровода

/corrosion-calculator

Калькулятор сварки

Расчёты сварки: режимы, расход материалов, предварительный нагрев, прочность шва, деформации

/welding-calculator

Калькулятор композитных материалов

Расчёты композитов: правило смесей, ламинат, прочность Tsai-Hill, объём волокна, автоклав

/composite-materials-calculator

Калькулятор полимерной инженерии

Расчёты полимеров: реология, механические и термические свойства, рецептура, старение, выбор

/polymer-engineering-calculator

Калькулятор точки росы

Температура точки росы по температуре и влажности. Абсолютная влажность, риск конденсата на стенах. Для ОВиК.

/dew-point-calculator

Калькулятор HVAC (кондиционирование)

BTU сплит-системы и секции радиаторов по площади и теплопотерям. Физика теплопередачи.

/hvac-calculator
ТЕГИ:#Инженерия#Строительство#инженерия#техника#расчёт#проектирование#несущая способность грунта#усадка#сваи#геотехника#фундамент#калькулятор#бесплатно#онлайн