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 ≤ Su; 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;
hi и Еi - соответственно толщина и модуль деформации i – того элементарного слоя грунта;
n – число слоев, на которое разбита сжимаемая толщина грунта.
σzp,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;
σzy,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 (hi ≤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
σzp,i = αi ∙ Pcp,
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 ξi = 2∙zi /b;
P0 = Pcp – σzg,0 = 250,7 – 19,35 = 213,35 кПа – дополнительное вертикальное давление на основание;
σzg,0 = d ∙ γ’II = 1,1 ∙ 17,59 = 19,35 кПа – вертикальное напряжение от собственного веса грунта σzg на глубине z.
При планировке срезкой вертикальное напряжение от собственного веса грунта на уровне заложения подошвы фундамента принимается σzg,0 = d ∙ γ’, при отсутствии планировки и планировке подсыпкой σzg,0 = dn ∙ γ’
где d – глубина заложения фундамента от поверхности планировки. Вертикальное напряжение от собственного веса грунта σzg на глубине z от подошвы фундамента, определяется по формуле
σzg = σzg,0 + ∑ γi ∙ hi
где γi и hi – 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 σzg в водоупорном слое следует учитывать давление столба воды, расположенного выше водоупора. Это давление составляет γw ∙ hw, где γw = 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 IL ≤ 0,1.
Нижняя граница сжимаемой толщи основания (НГСТ) принимается на глубине z = Hc, где выполняется условие
σzp,i ≤ k∙ σzg,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 = Hc, 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 (σzg), справа – эпюру дополнительный напряжений (σzp). Затем справа производят построение вспомогательной (k ∙ σzg) 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:
№ слоя | hi, м | zi, м | ζi | αi | σzg,i, кПа | k∙ σzg,i кПа | σzp,i, кПа | σzy,i, кПа | σzp,i средн. кПа | σzy,i средн.кПа | Ei кПа | Si, м | |
1,1 | 19,35 | 3,87 | 19,35 | 231,90 | 17,90 | 0,0092 | |||||||
1,1 | 0,8 | 0,85 | 39,87 | 7,97 | 213,10 | 16,45 | |||||||
1,1 | 174,24 | 13,45 | 0,0071 | ||||||||||
2,2 | 1,6 | 0,54 | 60,77 | 12,15 | 135,38 | 10,45 | |||||||
1,1 | 109,05 | 8,42 | 0,0044 | ||||||||||
3,3 | 2,4 | 0,33 | 81,67 | 16,33 | 82,73 | 6,39 | |||||||
0,6 | 72,70 | 5,61 | 0,0016 | ||||||||||
3,9 | 2,9 | 0,25 | 93,07 | 18,61 | 62,68 | 4,84 | |||||||
1,1 | 51,39 | 3,97 | 0,0021 | ||||||||||
3,7 | 0,16 | 115,07 | 23,01 | 40,11 | 3,10 | ||||||||
1,1 | 35,10 | 2,71 | 0,0008 | ||||||||||
6,1 | 4,5 | 0,12 | 137,07 | 27,41 | 30,08 | 2,32 | |||||||
1,1 | 26,32 | 2,03 | 0,0006 | ||||||||||
7,2 | 5,3 | 0,09 | 159,07 | 31,81 | 22,56 | 1,74 | |||||||
1,1 | 22,56 | 1,74 | 0,0005 | ||||||||||
8,3 | |||||||||||||
S = 0,0264 |
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).