Расчет деформаций оснований 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] приложения Б табл. Б.7) в зависимости от типа сооружения

S ≤ S_u; Δ S/L ≤ (Δ S/L)_u

Конечно 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 = β ∙ ∑

где β – безразмерный коэффициент, равный 0,8;

h_i и Е_i - соответственно толщина и модуль деформации i ^{– того} элементарного слоя грунта;

n – число слоев, на которое разбита сжимаемая толщина грунта.

σ_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_zy,i –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

σ_zp,i = α_i ∙ P_cp,

где α – коэффициент, учитывающий распределение дополнительных напряжений по глубине, определяемый по таблице Д.1 [7] (приложение Б. табл. Б.8) в зависимости от соотношения сторон подошвы фундамента

η = l/b и относительной глубины, равной ξ_i = 2∙z_i /b;

P₀ = P_cp – σ_zg,0 = 250,7 – 19,35 = 213,35 кПа – дополнительное вертикальное давление на основание;

σ_zg,0 = d ∙ γ’_II = 1,1 ∙ 17,59 = 19,35 кПа – вертикальное напряжение от собственного веса грунта σ_zg на глубине z.

При планировке срезкой вертикальное напряжение от собственного веса грунта на уровне заложения подошвы фундамента принимается σ_zg,0 = d ∙ γ’, при отсутствии планировки и планировке подсыпкой σ_zg,0 = d_n ∙ γ’

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

σ_zg = σ_zg,0 + ∑ γ_i ∙ h_i

где γ_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 взвешенного действия воды.

При определении σ_zg в водоупорном слое следует учитывать давление столба воды, расположенного выше водоупора. Это давление составляет γ_w ∙ h_w, где γ_w = 10 кН/м³ - удельный вес воды: hw – мощность слоя грунтовых вод, м. В качестве водоупора, рекомендуется принимать глины или суглинки, имеющие e ≤ 0,5 и I_L ≤ 0,1.

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

σ_zp,i ≤ k∙ σ_zg,i

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

Для этого на расчетной схеме строят эпюры напряжений в одинаковом масштабе. Слева от оси фундамента наносят эпюру напряжений от собственного веса грунта (σ_zg), справа – эпюру дополнительный напряжений (σ_zp). Затем справа производят построение вспомогательной (k ∙ σ_zg) 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:

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

Список литературы:

1.Учебно-методические указания к выполнению расчетно-графической работы по курсу «Механика грунтов, основания и фундаменты» Петраков А.А., Яракин В.В., Петракова Н.А., Кухарь А.В. – Макеевка: ДонНАСА, 2014. – 45с.

2. ДСТУ Н.Б.В 1.1 – 27 2010 Будiвельна Клiматологiя. – К.: Мiнбуд України, 2010. – 127с.

3. ДБН В.2.1-10-2009. Основи та фундаменти будинкiв i споруд / Мiнрегiонбуд України. – Київ. – 2009. – 104с.

4. Основания и фундаменты: Справочник / Г.И. Швецов, И.В.Носков, А.Д. Слободян, Г.С. Госькова; Под ред. Г.И. Швецова. – М.: Высш. шк., 1991.- 383с.

5. Основания, фундаменты и подземные сооружения / М.И. Горбунов-Посадов, В.А. Ильичев, В.И. Крутов и др. / Под общ. ред. Е.А. Сорочана и Ю.Г. Трофименкова. – М.: Стройиздат, 1985. – 480с. – (Справочник проектировщика).