Расчет деформаций основания фундамента

Расчет осадки основания выполняется с целью установления соответствия требованиям, при которых конечная осадка основания и относительная разность осадок не должны превышать предельно допустимых значений, принимаемых по таблице И.1[7] (приложение Б табл. Б.9) в зависимости от типа сооружения

; . (5.18)

Конечная осадка основания S с использованием расчетной схемы в виде линейно-деформируемого полупространства с условным ограничением сжимаемой толщи определяется методом послойного суммирования. Для фундаментов, которые возводятся в котлованах глубиной меньше чем 5м осадка основания определяется по формуле:

S = , (5.19)

где b – безразмерный коэффициент, равный 0,8;

h_i и E_i – соответственно толщина и модуль деформации i ^-того элементарного слоя грунта;
n – число слоев, на которое разбита сжимаемая толща грунта.

s_zp,i – среднее значение дополнительного вертикального напряжения в i ^-том элементарном слое грунта, равное полусумме напряжений на верхней и нижней границах i ^–того элементарного слоя, кПа;

σ _zγ,і – вертикальное напряжение от собственного веса грунта, извлеченного из котлована до уровня подошвы фундамента, на глубине z от его подошвы в i ^-том элементарном слое грунта

Разбиение сжимаемой толщи производится на однородные элементарные слои толщиной, не превышающей 0,4 ширины подошвы фундамента (h_i £ 0,4× b). Рекомендуется принимать толщину элементарных слоев равную 0,2× b или 0,4× b.

Дополнительные вертикальные напряжения на глубине z от подошвы фундамента по вертикали, проходящей через центр подошвы фундамента, определяются по формуле

, (5.20)

где a – коэффициент, учитывающий распределение дополнительных напряжений по глубине, определяемый по таблице Д.1 (приложение Б. табл.Б.10) в зависимости от соотношения сторон подошвы фундамента h = l / b и относительной глубины, равной x _і = 2 ×z _і / b;

σ _zγ,і = α_і ^. σ _zg, ₀, (5.21)

где σ' _zg, ₀= g' × d _n, – вертикальное напряжение от собственного веса грунта, извлеченного из котлована на уровне заложения подошвы фундамента.

g' – удельный вес грунта расположенного выше подошвы фундамента;
d _n – глубина заложения фундамента от поверхности природного рельефа.

При планировке срезкой вертикальное напряжение от собственного веса грунта на уровне заложения подошвы фундамента принимается s _zg, ₀ = g' × d, при отсутствии планировки и планировке подсыпкой s _zg, ₀ = g' × d _n,

где d – глубина заложения фундамента от поверхности планировки.
Вертикальное напряжение от собственного веса грунта s _zg на глубине z от подошвы фундамента, определяется по формуле

, (5.22)

где g _i и h _i – соответственно удельный вес и толщина i ^-того элементарного слоя;
m – количество элементарных слоев, расположенных выше глубины z.

Для слоев водопроницаемого грунта, расположенных ниже уровня грунтовых вод, но выше водоупора, удельный вес грунта определяется с учетом взвешивающего действия воды по формуле Ошибка! Ошибка связи.. При определении s _zg в водоупорном слое следует учитывать давление столба воды, расположенного выше водоупора. Это давление составляет g_w × h_w, где g_w = 10 кН/м³ – удельный вес воды; h_w – мощность слоя грунтовых вод, м. В качестве водоупора, рекомендуется принимать глины или суглинки, имеющие е £ 0,5 и I_L £ 0,1.

Нижняя граница сжимаемой толщи основания (НГСТ) принимается на глубине z = H_c, где выполняется условие

. (5.23)

где k – коэффициент, зависящий от ширины подошвы фундамента. При b ≤ 5 м k = 0,2 при; при b > 20 м k = 0,5; при 5 < b ≤ 20 м k определяются интерполяцией; если найденная нижняя граница сжимаемой толщи располагается в грунте с модулем деформации Е £ 5 МПа или такой слой залегает непосредственно ниже глубины z = H_c, то k = 0,1.

Как правило, нижнюю границу сжимаемой толщи определяют графически. Для этого на расчетной схеме (рис. 5.5) строят эпюры напряжений в одинаковом масштабе. Слева от оси фундамента наносят эпюру напряжений от собственного веса грунта (s _zg), справа – эпюру дополнительных напряжений (s _z _p). Затем справа производят построение вспомогательной () эпюры напряжений от собственного веса грунта. В точке пересечения вспомогательной эпюры с эпюрой дополнительных давлений находится НГСТ.

Расчеты осадок в элементарных слоях рекомендуется выполнять в табличной форме (табл.5.2).

Рис. 5.5. Расчетная схема к определению осадки фундамента мелкого заложения методом послойного суммирования.

Полная осадка фундамента S определяется суммированием осадок элементарных слоев в пределах сжимаемой толщи.

Таблица 5.2.

Расчеты осадок основания методом послойного суммирования

№ слоя

h_i, м

z_i, м

z _i

a _i

s _zg,i, кПа

k∙ s _zg, кПа

s _zp,i, кПа

σ _zγ, кПа

, кПа

E_i, кПа

S_i, м

s _zg,0

k∙ s _zg,0

a _i ×Р_ср

α_і ^.σ _zg, ₀

E_i

h₁

табл.

k∙ s _zg,1

a _i ×Р _ср

α_і ^. σ _zg, ₀

E_i

табл.

k∙ s _zg,2

a _i ×Р _ср

α_і ^. σ _zg, ₀

…

E_n

табл.

k∙ s _zg,n

a _i ×Р _ср

α_і ^.σ _zg, ₀

Примечание. Количество элементарных слоев, попадающих в сжимаемую толщу, можно определить, сопоставляя 7 и 8 столбцы. Как только значение в 8 столбце принимает меньшее значение чем в 7 столбце, т.е. , то в этом элементарном слое находится нижняя граница сжимаемой толщи и находить осадку следующего элементарного слоя нет необходимости.

Если расчетная величина осадки фундамента мелкого заложения составляет менее 40 % от предельно допустимой величины S _u (приложение Б таблица Б.7), размеры подошвы фундамента корректируют, исходя из более высокого значения расчетного давления на грунт (расчетное давление на грунт увеличивают на 20 %).

Если расчетная величина осадки фундамента больше допустимой, т.е. не выполняется условие Ошибка! Ошибка связи., необходимо увеличить размеры подошвы фундамента, увеличить глубину его заложения или осуществить искусственное улучшение основания. При этом необходимо снова определить осадку и проверить выполнение условия Ошибка! Ошибка связи..

Проверка относительной разности осадок смежных фундаментов по условию Ошибка! Ошибка связи. проводится после расчета фундаментов в остальных сечениях.