Определение осадки фундамента методом послойного суммирования

Определение осадки фундамента методом послойного суммирования деформаций.

Сущность метода послойного суммирования заключается в определении осадок элементарных слоев основания в пределах сжимаемой толщи от дополнительных вертикальных напряжений σ_zp, возникающих от нагрузок, передаваемых сооружением. Осадка фундамента определяется суммированием осадок элементарных слоев основания.

Так как в основу этого метода положена расчетная модель основания в виде линейно деформируемой сплошной среды, то необходимо ограничить давление на основание такими пределами, при которых области возникающих пластических деформаций незначительно нарушают линейную деформируемость основания, то есть требуется выполнение условий P ≤ R и P_max ≤ 1,2R.

Расчет осадки фундамента производится на действие осевых расчетных нагрузок с коэффициентом надежности по нагрузке γ_f =1.

СНиП [17] рекомендует метод послойного суммирования для расчета осадок фундаментов шириной до 10 м при отсутствии в пределах сжимаемой толщи грунтов с модулем деформации Е >100 МПа. Осадка основания определяется по формуле

, (3.27)

где — безразмерный коэффициент, равный 0,8; n – число слоев, на которые разделена по глубине сжимаемая толща основания;σ_zpi — среднее значение дополнительного вертикального нормального напряжения в i-ом слое грунта, равное полусумме напряжений на верхней и нижней границах слоя; h_i, Е_i – толщина и модуль деформаций i-го слоя грунта.

Свод правил по проектированию и устройству оснований и фундаментов зданий и сооружений [21] рекомендует этот метод во всех случаях. При этом осадка определяется по формуле

, (3.28)

где b –безразмерный коэффициент, принимаемый равным 0,8 независимо от вида грунта; s_zр,i – вертикальное нормальное напряжение от внешней нагрузки в середине i -го слоя; h_i – толщина i — го слоя грунта, принимаемая не более 0,4 ширины фундамента; E_i — модуль деформации i –го слоя грунта, принимаемый по ветви первичного нагружения; s_zγ,i – среднее значение вертикального напряжения в i –м слое грунта от собственного веса выбранного при отрывке котлована грунта; E_e,i — модуль деформации i –го слоя грунта, принимаемый по ветви вторичного нагружения; n — число слоев, на которые разбита сжимаемая толща основания.

При расчете осадки фундаментов, возводимых в котлованах глубиной менее 5 м, допускается в формуле (3.28) не учитывать второе слагаемое. В таком случае формула (3.28) совпадает с формулой (3.27).

Величина напряжений s_zр с глубиной убывает, и в расчете ограничиваются толщей, ниже которой деформации грунтов пренебрежимо малы. Нижнюю границу сжимаемой толщи основания принимают на глубине z = H_c , где выполняется условие s_zр = ks_zg, где

Если в пределах глубины H_c , найденной по указанным выше условиям, залегает слой грунта с модулем деформации Е > 100 МПа, сжимаемая толща принимается до кровли этого слоя.

Если найденная по указанным выше условиям нижняя граница сжимаемой толщи находится в слое грунта с модулем деформации Е

Коэффициент a определяетсятаблице 5 Приложения 2, а также по [1, 16, 17, 21] в зависимости от величин и (где l – длинная сторона подошвы фундамента; b – короткая ее сторона; z – глубина расположения подошвы элементарного слоя). Значения напряжения s_zр откладываются на эпюре справа от оси z.

3. Определяются напряжения s_zg от собственного веса грунта, и строится эпюра природного давления на границах слоев.

Напряжение от собственного веса грунта (природное давление) определяется суммированием веса каждого слоя грунта:

, (3.32)

где g_i – удельный вес грунта i –го слоя; h_i – толщина i –го слоя; n – количество слоев.

Эпюра напряжений s_zg строится в том же масштабе, что и эпюра s_zр, и ее значения откладываются слева от оси z.

4. Определяется глубина сжимаемой толщи H_c по указанным выше условиям.

5. Определяется осадка основания фундаментапо формуле (3.27).

Расчет основания по деформациям считается удовлетворительным, если совместная деформация основания и сооружения не превышает предельного значения и выполняется условие

Последнее изменение этой страницы: 2016-04-23; Нарушение авторского права страницы

Варианты расчета осадки фундаментов методом послойного суммирования

Деформации строения происходят по причине опускания, крена или выгиба основания. Для предупреждения делают расчет осадки фундамента, при котором вычисляют величину оседания, кривизну наклона, очертания области проседания. По итогам геодезических исследований вычерчивают графики развития деформации, профили изменений по осям и уровням здания. Для сбора нагрузок вычерчивают эпюры, которые используют в расчете.

Основные причины осадки фундамента

Почва под подошвой деформируется при получении добавочных напряжений, если они превышают давление от собственного веса грунта. В результате объем земли уменьшается за счет уменьшения пор, развиваются искажения в пространстве.

• скачкообразная осадка уплотнения;
• неоднородное основание под фундаментом;
• прерывистое состояние напряжения;
• неравномерный вес здания в процессе возведения.

Остаточные просадки превышают упругие деформации, поэтому искажения почвы под действием неравномерного давления относят к категории осадок уплотнения. Показатель неодинаков из-за разнохарактерности почвенных условий и неравномерности напряжения. Неоднородность грунта обуславливается присутствием вспучивающихся слоев, неравномерным залеганием пластов и их различной толщиной.

Нагрузка передается неравномерно, так как фундаменты воспринимают нагрузку в разное время строительства. Основное давление получают вертикальные конструкции, кровля и от них ленточный фундамент, а перекрытия с балками, перегородки, оборудование нагружаются позднее. Одни опоры делают с уширенной подошвой по отношению к другим, поэтому происходит неравномерная осадка фундамента.

Влияние грунтов на состояние опор для дома

В земле под подошвой развиваются осадки выпирания, которые чаще образуются под краями. Давления перераспределяются по низу фундамента и возникают пластические искажения. Дальнейший рост давления ведет к расширению области деформации и появляется опасность вспучивания почвы из-под подошвы.

Расструктурирование грунта также ведет к созданию опасных зон. Риск возникает при рытье котлована, траншей. При этом обнажается внутренняя структура земли, и на нее влияют негативные факторы, которые ранее сдерживались.

Осадка грунта зависит от следующих условий:

• метод земляных работ;
• продолжительность возведения нулевого цикла;
• устройство водоотведения;
• мероприятия по сохранности естественной структуры.

Строение грунта нарушается из-за погодных влияний на открытые срезы, динамического напряжения от работы механизмов, подземных газов и влаги. Промерзание увеличивает объем увлажненных слоев и развивает силы пучения, которые иногда превышают осадку ленточного фундамента от внешних влияний. Выпячивание земли негативно влияет при строительстве и при эксплуатации постройки.

Влияние грунтов на фундамент уменьшают устройством подошвы ниже отметки промерзания и обработкой боковых сторон опоры. Используются битум, солярка, отсыпка пазух делается землей, которая не характеризуется вспучиванием.

Методы определения осадки фундамента

В расчетах чаще всего рассматривается проседание уплотнения, которое возникает от искажения грунта под влиянием нагрузки на основание. Это осадка фундамента, которая развивается медленно, иногда тянется 2 – 3 года после начала эксплуатации строения.

Существует 17 вариантов подсчета просадок, но на практике расчет ведется несколькими способами:

• метод послойного суммирования;
• эквивалентный слой;
• учет слоистого напластования почвы;
• метод Егорова.

Конструкция сооружения испытывает наибольший крен, изгиб или кручение при абсолютной просадке в исходе времени стабилизации. Деформации называют конечными или просто осадками, их величина определяется как результат проведения подсчетов.

Осадка фундамента показывает всецелое перемещение по вертикали из-за искажения толщи почвы основания, которое медленно растягивается во времени. Осадка грунтового слоя говорит о величине уменьшения тучности из-за деформации земли в этой области. Анализ вариантов расчета займет много времени, но короткое описание основных методов выглядит приемлемым.

Послойное суммирование

В расчете принимают участие данные о размере фундаментной подошвы, глубине заложения и определяется среднее значение давления под опорой, для которого собираются нагрузки от веса строения и основы здания.

• yc₁ и yc₂— коэффициент факторов работы, первый принимается 1,1, второй — 1,0;
• k и k₂ — коэффициенты, приравниваются к 1,0;
• b — ширина фундамента по низу;
• c_n — расчетный показатель удельной адгезии почвы, принимают 1 кН/м³;
• d_b — глубина стен подвала;
• d₁ — глубина закладки опоры здания;
• M_y, M_g, M_c — коэффициенты, которые находятся в зависимости от угла наклона стен фундамента.

Составляют эпюры естественного и вспомогательного давления, откуда берут значения добавочной вертикальной нагрузки по подошве. По формуле высчитывают высоту элементарного грунтового слоя. Для запаса увеличивают значение вдвое.

Строят эпюру добавочных нагрузок по вертикали от внешних факторов влияния в толще грунта под подошвой свайных и ленточных опор, для построения берут сведения из таблицы №2 СНиП 2.02.01 – 1983. Нижний край сжимаемого пласта находят по пересечению двух эпюр. Осадка определяется с опусканием деформационного модуля на границе слоев. В расчете учитывают среднюю силу в каждом слое и его высоту.

Средняя осадка в результате расчета осадки фундамента методом послойного суммирования не должна превышать предельно допустимые нормативы для строений определенного типа и вида грунта.

Эквивалентный слой

Метод Н. А. Цыгановича применяется для нахождения просадок гибких ленточных опор и для изучения воздействия осадки близлежащих фундаментов. Вычисление осадки способом эквивалентного слоя позволяет определить смещение основания в различных точках, а также в угловых областях и в зоне краевых нагрузок.

Метод предполагает стандартные разработанные схемы по нахождению равноценного пласта на разных участках основания. Эта методика используется для определения просадки опор с учетом воздействия расположенных неподалеку фундаментов. Алгебраическая сумма высот равнозначных слоев почвы в разных участках дает представление о конечном показателе осадки.

Вариант используется для фундаментов небольшой высоты в условиях городского строительства, когда рядом находятся основания существующих сооружений. Способ хорошо работает в условиях стабильных грунтов с небольшими деформациями при сжимаемости.

Расчет при слоистом напластовании грунтов

Слоистость напластования проявляется, если прочные грунты разделяются маломощными прослойками. Используется несущая способность стабильной почвы, но требуется проверка прочности подстилающего пласта или его укрепление до надежного положения. Значение общего касательного и нормального пучения бывает таким, что превышает вес стандартной пятиэтажки.

Расчет в нестабильных грунтах предполагает определение глубины залегания подошвы так, чтобы она находилась ниже отметки промерзания. Пучатся текучие и мягкопластичные глины, а также суглинки и пылеватые пески.

Расчет осадок в слоисто напластованных почвах ведется двумя способами:

• нахождение среднего показателя сжимаемости слоя;
• суммированием искажения отдельных пластов.

Второй вариант увеличивает трудоемкость вычислений. Приблизительное усреднение допускается, т.к. учитывается малая точность нахождения значений сжимаемости. Регламент учитывает силу отдельных пластов в напряженном состоянии. Используются стандартные формулы для подсчета характеристик уплотнения в первом приближении. Осреднение проводится в рамках расчетного показателя сжимаемости.

По методу Егорова

Глубина уплотняемой области по СНиП 50.101. – 2004 находится с большим заделом прочности, т.к. при ее применении учитывается, что почва всегда представлена твердыми глинами или крупнообломочными грунтами. К. Е. Егоров предложил в виде модели брать характеристики упругого пласта и учитывать разницу осадки глины и песчанистого основания.

Практическое наблюдение за просадками строений показали правильность метода Егорова. Результаты анализировали и пришли к выводу, что для опор с шириной подошвы или радиусом меньше 10 метров все варианты дают аналогичные результаты осадки. Исключение составляют просадки глин.

Рекомендации по закладке бетона

Монолитные конструкции бетонируют в разборной опалубке из унифицированных частей. Способ укладки и транспортировки смеси выбирают с учетом минимального количества перегрузок.

Бетон подают в нескольких вариантах:

• подъемными механизмами в бадьях;
• самосвалами на эстакадах или в опалубку;
• транспортными лентами;
• бетононасосами.

Перемещение краном удобно, т.к. используется независимо от объемов фундамента и одновременно подает арматуру для каркаса. Закладку бетона в труднодоступные области проводят легкими съемными транспортерами или виброжелобами.

Расчет крена фундамента

Наклон опоры вызывается внецентренным действием внешних факторов (изгибающий момент) или влиянием рядом стоящих фундаментов. Крен может возникнуть от неоднородности почвы под подошвой. Формулы для расчета наклона основы строения регламентируются в СНиП 2.02.01 – 1983.

В расчет принимается деформационный модуль и коэффициент Пуассона:

• супеси и пески — 0,3;
• глины — 0,42;
• суглинки — 0,35.

Модуль искажения принимается по специальным таблицам для определенного вида грунта. Учитывается ширина и площадь подошвы фундамента, высчитывается абсолютное и добавочное давление на основание. Расчет ведется для стороны прямоугольной конструкции, в отношении которой работает изгибающий момент. Если в надземной части не предполагается деформационного поворота, расчет крена не делается.

Метод послойного суммирования при расчетах осадки фундаментов зданий

На данный момент существует большое количество различных расчетов нагрузок на фундаменты, на основании которых затем подбирается тип строительных материалов, размеры подошвы основания и прочие данные.

Метод послойного суммирования используется в тех случаях, когда нужно рассчитать осадку отдельно стоячего фундамента с учетом влияния внешних факторов и дополнительных грунтовых влияний.

Применение метода

Методом послойного суммирования рекомендуется пользоваться, если нужно определить не только основные факторы осадок, но и вторичные или дополнительные, возникающие только в конкретных ситуациях.

1. Определить осадку отдельно стоячего фундамента или комплекта оснований, расположенных недалеко друг от друга или с ними состыкованных.
2. Используется при расчетах оснований, сделанных из неоднородных материалов. Такие параметры отображаются в изменениях модуля деформации с возрастанием глубины залегания.
3. Как правило, метод дает возможность рассчитать осадку сразу по нескольким вертикалям, причем тут можно опускать параметры угловых переменных, а использовать центральные или периферийные параметры. Но это возможно сделать только при условии, если фундамент имеет слои по всему своему периметру, их толщина и структура одинаковые.

Такие осадки часто возникают от соседних фундаментов, ведь с ростом нагрузки на площадку неизбежно возникают просадки почвы, особенно при использовании мощных тяжелых конструкций. Но тут часто проектировщики сталкиваются с проблемой именно создания этюдов осадок, ведь нужно четко определить по оси вертикали именно те силы, которые возникли от воздействия соседних оснований.

Порой сделать это очень сложно и приходится использовать эмпирические формулы. Тогда точки напряжения часто находят по методу угловых точек, и полученные результаты в некоторых случаях принимаются как оптимальные для данного слоистого фундамента.

Почему так важно рассчитывать осадку фундамента?

Некоторые фундаменты отличаются слабой прочностью на изгиб и деформацию за счет больших линейных размеров и небольшой продольной толщины. Как правило, метод послойного суммирования часто используют для расчетов ленточных фундаментов, ведь они не могут обеспечить максимально высокую нагрузку на единицу площади грунта, поэтому и осадка может возникать практически в любом месте вполне спонтанно.

Все расчеты, формулы и рекомендации подробно указаны в СНиП 2.02.01-83. Чтобы более подробно разобраться в методе, нужно попробовать рассчитать осадку ленточного фундамента на реальном примере.

Расчет осадки ленточного фундамента

Для примера можно взять ленточный фундамент, который имеет ширину 120 см (b ) и глубину залегания 180 см (d). Он устроен на трех слоях грунта. Общее давление под подошвой на почву составляет 285 кПа.

Каждый слой грунта имеет следующие показатели:

1. Маловлажный грунт средней плотности и пористости, основной компонент – мелкозернистый песок, пористость е₁= 0,65, плотность γ₁ = 18,7 кН/м³, степень деформации Е₁= 14,4 МПа.
2. Второй слой более тонкий, состоит из крупнозернистого, насыщенного влагой песка. Его показатели, соответственно, составляют: е₂ = 0,60, γ₂ = 19,2 кН/м³ и Е₂ = 18,6 МПа.
3. Следующий слой – суглинок, параметры J_L= 0,18, γ3 = 18,5 кН/м³ и Е₃= 15,3 МПа.

По данным геодезической службы и топографической разведки, грунтовые воды в расчетном регионе расположены на глубине 3,8 метра, поэтому их влияние на основание можно считать практически нулевым.

Итак, учитывая, что метод послойного суммирования – это создание нескольких графических этюдов вертикального напряжения в грунтах, тогда пора их создать для расчета допустимой нагрузки на почву.

На поверхности земли σ_zg = 0, а вот на глубине 1,8 метра (уровень подошвы), σ_{zg 0} = γ₁d = 18,7Κ·1,8 = 33,66 кПа.

Теперь нужно рассчитать ординаты эпюры вертикального напряжения на стыках нескольких грунтовых слоев:

Также стоит учесть, что второй слой грунта насыщен водой, поэтому тут не обойтись без расчета допустимого давления столба воды:

Ysb2 = (Ys2-Yw)/(1 + e2) = (26.6 -10.0)/(+0.60 1) = 10, 38kPa

Теперь внимание. В примере четко указано, что третий слой грунта принимает на себя не только давление двух верхних слоев, но и столба воды, поэтому этими параметрами пренебрегать нельзя. Таким образом, напряжение по подошве фундамента будет рассчитано по формуле:

Дополнительное давление под подошвой:

Далее все параметры этюдов напряжения нужно выбирать с расчетных таблиц СНиПа. В итоге получается, что осадка S₁ первого слоя песка будет составлять:

Осадка более крупного песка:

S3 = 0,8/ 15300(50 х 37,5+30 х 33,0) = 0,15 см

Полная осадка фундамента, посчитанная методом послойного суммирования, будет составлять:

S = S1 + S2 + S3 = 1,16 + 1,38 + 0,15 = 2,69 см

По параметрам, указанным в СНиП 2.02.01—83* для сооружений, возведенных на ленточных фундаментах с учетом указанных типов грунтов, параметр усадки соответствует норме.

Преимущества метода послойного суммирования

Среди недостатков стоит отметить сложность в расчетах, сделать их может только профессиональный строитель. Также этот метод сложен по времени, поэтому его используют при расчетах оснований для больших массивных зданий с глубоким залеганием подошвы. Для небольших частных домов метод не практикуется.

Расчет осадки методом послойного суммирования

Метод послойного суммирования

Расчет осадки слоистых оснований выполняется методом послойного суммирования , в основу которого положена выше разобранная задача (основная задача). Сущность метода заключается в определении осадок элементарных слоев основания в пределах сжимаемой толщи от дополнительных вертикальных напряжений σ ZP , возникающих от нагрузок, передаваемых сооружениям.

Так как в основу этого метода положена расчетная модель основания в виде линейно-деформируемой сплошной среды, то необходимо ограничить среднее давление на основание таким пределом, при котором области возникающих пластических деформаций лишь незначительно нарушают линейную деформируемость основания, т.е. требуется удовлетворить условие

(7.11)

Для определения глубины сжимаемой толщи Н с вычисляют напряжения от собственного веса σ Zq и дополнительные от внешней нагрузки σ ZP .
Нижняя граница сжимаемой толщи ВС основания принимается на глубине z = Н с от подошвы фундамента, где выполняется условие

(7.12)

т.е. дополнительные напряжения составляют 20% от собственного веса грунта .

При наличии нижеуказанной глубины грунтов с модулем деформации Е≤5 МПа должно соблюдаться условие

(7.13)

Для оснований гидротехнических сооружений по СНиП 2.02.02—85 «Основания гидротехнических сооружений» нижняя граница активной зоны находится из условия

(7.14)

Расчет осадки удобно вести с использованием графических построений в следующей последовательности ( рис. 7.1 1):

• строят геологический разрез строительной площадки на месте рассчитываемого фундамента;
• наносятся размеры фундамента;
• строятся эпюры напряжений от собственного веса грунта σ Zg и дополнительного σ ZP от внешней нагрузки;
• определяется сжимаемая толща Н с ;
• разбивается Н с на слои толщиной h i ≤0,4b ;

определяется осадка элементарного слоя грунта по формуле

(7.15)

Тогда полную осадку можно найти простым суммированием осадок всех элементарных слоев в пределах сжимаемой толщи из выражения

(7.16)

где β— безразмерный коэффициент, зависящий от коэффициента относительных поперечных деформаций, принимаемый равным 0,8; h i — высота i-го слоя; E i — модуль деформации i-го слоя грунта;

— среднее напряжение i-го элементарного слоя.

Метод послойного суммирования позволяет определять осадку не только ценфальной точки подошвы фундамента. С его помощью можно вычислить осадку любой точки в пределах или вне пределов фундамента. Для этого пользуются методом угловых точек и строится эпюра напряжений вертикальной, проходящей через точку, для которой требуется расчет осадки.

Рис. 7.11. Расчетная схема для определения осадки методом послойного суммирования: DL — отметка планировки; NL — отметка поверхности природного рельефа; FL — отметка подошвы фундамента; ВС — нижняя граница сжимаемой толщи; Нс — сжимаемая толща

Таким образом, метод послойного суммирования в основном используется при расчете небольших по размерам фундаментов зданий и сооружений и при отсутствии в основании пластов очень плотных малосжимаемых грунтов.

Пример 7.1. Определить методом послойного суммирования осадку ленточного фундамента

Пример 7.1. Определить методом послойного суммирования осадку ленточного фундамента шириной b = 1,2 м. Глубина заложения подошвы фундамента от поверхности природного рельефа d = 1,8 м. Среднее давление под подошвой фундамента Р = 285 кПа. Основание сложено следующими слоями:

Определение осадки фундамента методом послойного суммирования

Сущность метода послойного суммирования заключается в том, что осадка основания под действием нагрузки от сооружения определяется как сумма осадок отдельных элементарных слоев грунта такой толщины, при которой каждый из них можно рассматривать как бесконечный слой, лежащий на несжимаемом основании, и для которых можно без большой погрешности принимать в расчетах средние значения действующих напряжений и средние значения коэффициентов. Для этого сжимаемая толща разбивается по глубине на элементарные слои толщиной не более 0,4 b, где b – ширина фундамента. Определяются осадки отдельных слоев грунта, суммируя которые находят общую осадку основания сооружения в пределах сжимаемой толщи.

Метод основан на следующих допущениях:

1 – грунт в основании представляет собой сплошное, однородное, изотропное линейно деформируемое тело;

2 – осадка вызывается только действием вертикального напряжения s_z, а остальные компоненты напряжений не учитываются;

3 – боковое расширение грунта в основании невозможно;

4 – напряжение s_z определяется под центром подошвы фундамента;

5 – жесткость фундамента не учитывается;

6 – деформации рассматриваются только в пределах сжимаемой толщи;

7 – значение коэффициента b принимается 0,8 независимо от вида грунта.

Для расчета осадки каждого элементарного слоя используется формула (4.5).

Давление s_z под центром подошвы фундамента определяется по формуле (3.18):

где a — коэффициент, принимаемый по табл. (3.4) или таблицам СНиП [8]; р – среднее давление под подошвой фундамента.

Расчетная схема метода послойного суммирования представлена на рис. 4.2.

Рис. 4.2. Расчетная схема к определению осадки методом

DL – уровень планировки; NL – уровень природного рельефа;

FL – уровень подошвы фундамента; WL – уровень подземных вод;

H_c – глубина сжимаемой толщи

Расчет осадок методом послойного суммирования производится в следующей последовательности.

1. Определяется дополнительное давление р₀, превышающее природное:

p₀ = p — s_zg,0, (4.6) где р – среднее давление под подошвой фундамента от нагрузки сооружения, включая вес фундамента и грунта на его уступах; s_zg,0 – природное давление на уровне подошвы фундамента.

Давление s_zg,0 определяется по формуле

где g¢ – удельный вес грунта выше подошвы фундамента; d_n – глубина заложения подошвы фундамента от уровня природного рельефа.

2. Определяются напряжения s_zр от внешней нагрузки на разных глубинах под центром подошвы фундамента, и строится эпюра s_zр.

Для построения эпюры разбиваем толщу грунта на элементарные слои толщиной 0,4 b (b – ширина фундамента) и рассчитываем напряженияs_zр на подошве каждого слоя по формуле

Коэффициент a определяетсяпо табл. (3.4) или таблицам СНиП [8] в зависимости от величин и (где l – длинная сторона подошвы фундамента; b – короткая ее сторона; z – глубина расположения подошвы элементарного слоя). Значения напряжения s_zр откладываются на эпюре справа от оси z.

3. Определяются напряжения s_zg от собственного веса грунта, и строится эпюра природного давления на разных глубинах.

Напряжение от собственного веса грунта (природное давление) определяется суммированием веса каждого слоя грунта:

, (4.8)

где g_i – удельный вес грунта i –го слоя; h_i – толщина i –го слоя; n – количество слоев.

Удельный вес грунтов, залегающих ниже уровня подземных вод, должен приниматься с учетом взвешивающего действия воды. Глинистые грунты с коэффициентом фильтрации менее 1х10 –5 м/сут. и I_L

Пример 4.1

Определить осадку ленточного фундамента шириной 1,2 м. Глубина заложения – 2 м от поверхности природного рельефа. Среднее давление по подошве фундамента р = 288 кПа. Основание сложено глинами тугопластичными толщиной 3,2 м с характеристиками: g_II = 18,4 кН/м 3 , Е = 15 МПа. Глины подстилаются песками средней крупности, средней плотности, малой степени водонасыщения, с характеристиками: g_II = 18,8 кН/м 3 , Е = 30 МПа. Подземные воды на участке строительства до глубины 10 м не встречены. С поверхности залегают растительные грунты с g_II = 16,1 кН/м 3 , толщина слоя – 1,2 м (рис. 4.3) .

Вертикальное напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента:

Дополнительное давление на основание под подошвой фундамента:

Дальнейшие расчеты проведем в табличной форме (табл. 4.2). Значения a принимаем по табл. 3.4.

Нижнюю границу сжимаемой толщи определяем из условия s_zр £ 0,2s_zg, которое удовлетворяется на глубине Н_с = 6,24 м от подошвы фундамента.

Осадка фундамента составляет: S = 2,46 см .

Рис. 4.3. Расчетная схема определения осадок методом послойного

суммирования (к примеру 4.1):

1 – почвенно-растительный грунт; 2 – глина тугопластичная; 3 – песок средней

крупности, средней плотности, малой степени водонасыщения

Расчет осадки фундамента методом послойного суммирования

Определение значения расчётного сопротивления R на уровне заложения подошвы фундамента при b=1 м.

d

Расчетную глубину сезонного промерзания грунта d_f, м, определяют по формуле:

м, где

d_fn – нормативная глубина промерзания (в данном случае = 1,7);

k_h – коэффициент, учитывающий влияние теплового режима сооружения. Для г. Петрозаводска = 1,1 (т.к среднегодовая Т > 0);

— коэффициент условий промерзания грунта, учитывающий изменчивость климата (в данном случае принимается =0,6);

м

Так как уровень подземных вод находится ниже расчётной глубины промерзания- морозного пучения не произойдёт

Определение площади подошвы фундамента А и его размеров

в плане: ширины b и длины l.

,

где l и b – размеры фундамента, принимаемые по двум последним цифрам шифра в зачетке: большая цифра – длина фундамента l, меньшая цифра – ширина фундамента.

Принимаем размеры подошвы фундамента l=8м, b=2м. Следовательно, площадь фундамента составит 16 м 2 .

Уточнение R при установленной ширине подошвы фундамента и принятой по «Схематической карте нормативных глубин промерзания глин и суглинков».

Определение абсолютной осадки основания фундамента S и сравнение с предельной величиной деформации основания S_u установленной для рассматриваемого типа здания или сооружения.

Целью расчета является ограничение абсолютных перемещений фундаментов и подземных конструкций такими пределами, при которых гарантировалась бы нормальная эксплуатация сооружения и не снижалась бы его долговечность.

Расчет сводится к удовлетворению условия:

где S – совместная деформация основания и сооружения, определяемая расчетом;

S_u – предельное значение совместной деформации основания и сооружения, устанавливаемое по прил.4 [3]

Осадка основания S может быть рассчитана различными методами, и в частности с использованием схемы в виде линейно деформируемого полупространства или слоя, методом эквивалентного слоя, предложенным Н. А. Цытовичем, или же методом ограниченной сжимаемой толщи (Б. И. Далматова).

Определение осадки фундамента методом послойного суммирования.

Осадка основания S с использованием расчетной схемы в виде линейно деформируемого полупространства определяется методом послойного суммирования по формуле:

где =0,8-безразмерный коэффициент;

_zp.i-среднее, значение дополнительного вертикального нормального напряжения в i-м слое грунта, равное полусумме указанных напряжений на верхней z_i-1 и нижней z_i границах слоя по вертикали, проходящей через центр подошвы фундамента;

h_i и Е_i— соответственно толщина и модуль деформации i-гo слоя грунта;

n- число слоев, на которое разбита сжимаемая толща основания.

Для построения эпюр _zg и _zp разбивают толщу грунта ниже подошвы фундамента на элементарные слои. При однородном основании высота элементарного слоя h_i может быть принята равной 0,4b, а при неоднородном основании, принимают h_i0,4b таким образом, чтобы одна из точек находилась на границе двух различных по составу грунтов.

Вертикальное напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента _{zg 0} при планировке срезкой определится по формуле:

Вертикальное напряжение от собственного веса грунта _zg на границе слоя, расположенного на глубине z от подошвы фундамента, определяется по формуле

где _i и h_i – удельный вес и толщина i-го слоя грунта.

Дополнительное вертикальное давление на основание на уровне подошвы фундамента определяют по формуле:

где p – среднее давление под подошвой фундамента.

_{zp 0}=173,48– 37,74 =135,74 кН/м 2 .

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

где - коэффициент, принимаемый по табл. 1 прил. 2 СНиП в зависимости от формы подошвы фундамента, соотношения сторон прямоугольного фундамента =l/b и относительной глубины =2z/b.

Нижняя граница сжимаемой толщи основания условно находится на глубине z=H_с там, где _zp=0,2_zg, если модуль деформации этого слоя или непосредственно залегающего под этой границей больше или равен 5 МПа. Если же E