Предельных состояний методом послойного суммирования

Расчет осадки фундамента методом послойного суммирования рекомендован СНиП 2.02.01 – 83и является основным при расчетах осадок фундаментов зданий и сооружений.

Вначале производится привязка фундамента к инженерно-геологической ситуации основания, то есть совмещение его оси с литологической колонкой грунтов. При известных нагрузках от сооружения определяется среднее давление на основание по подошве фундамента р .

Затем от поверхности природного рельефа строят эпюру природного давления нормальных сжимающих напряжений от веса грунта (Рисунок 28).

Рисунок 28 – Характерные эпюры распределения напряжений

от собственного веса грунтов:

а) однородное напластование;

б) неоднородное напластование (разные грунты)

с наличием в пределах толщи третьего грунта подземных вод

Это напряжение (давление) σ _пр на глубине от поверхности z определяют по формуле (8.4):

n

σ _пр = Σ γ _i ^. h _I , (8.4)

i = 1

где h _i - толщина i – го слоя грунта;

γ _i - удельный вес грунта с учетом взвешивающего действия воды.

Если известны объемные массы вышележащих слоев, формула 8.4 приобретет вид (8.5):

n

σ _пр = g Σ m _i ^. h _I , (8.5)

i = 1

где g - ускорение свободного падения, g = 9,8 м / с ² .

Удельный вес грунта во взвешенном состоянии γ _sb :

γ _sb = (γ _s - γ _w) / (1 + е), (8.6)

где γ _s - удельный вес частиц грунта;

γ _w - удельный вес воды, принимаемый 10 кН/м³;

е – коэффициент пористости грунта.

Затем вычисляют дополнительное вертикальное напряжение в грунте р_о от фундамента сооружения на уровне его подошвы:

р_о = р - σ _пр , (8.7)

где р - величина среднего давления от нормативных нагрузок;

σ _пр - величина природного напряжения (давления) на уровне подошвы фундамента.

После проведенных вычислений строят эпюру дополнительного вертикального напряжения (давления) на грунт от сооружения (Рисунок 28), используя формулу (8.8):

σ _{z p} = α ^. р_о , (8.8)

где α - коэффициент уменьшения давления по глубине (коэффициент рассеивания напряжений по глубине), зависящий от размеров фундамента в плане (принимают по таблице 1 Приложения Б). Этот коэффициент зависит от характера нагрузки, формы подошвы фундамента и координат точки, в которой определяют напряжение. Причем грунт под подошвой фундамента разбивают на элементарные слои толщиной z, поэтому точки по оси z - z , в которых определяют напряжение, отстоят друг от друга (по вертикали) на расстоянии z ≤ 0,4 b(м), b - ширина подошвы фундамента;

р_о - давление от сооружения на уровне подошвы фундамента, вызывающее осадку.

Результаты расчета лучше сводить в таблицу специальной формы.

Осадку фундамента s определяют путем суммирования осадок отдельных слоев (8.9):

n

s = β Σ (σ _{z p i} ^. h _i ) / Е _i , (8.9)

i = 1

где β - безразмерный коэффициент, учитывающий условность расчетной схемы, принимаемый равным 0,8;

n - число слоев сжимаемой толщи основания, на которое разделена сжимаемая толща основания;

σ _{z p i} - среднее вертикальное (дополнительное) напряжение от фундамента в пределах i – го слоя, кПа;

h _i - толщина i – го слоя ( м), но не более 0,4 b;

Е _i - модуль общей деформации i – го слоя грунта, кПа.

Граница сжимаемой толщи для обычных грунтов находится на такой глубине, где дополнительное напряжение (давление) от сооружения составляет 20 %от природного напряжения (давления) в грунте (Рисунок 29), то есть выполняется условие (8.10):

σ _{z p i} = 0,2 σ _{п р i} , (8.10)

При залегании ниже глубины, соответствующей условию (8.10), сильно сжимаемых грунтов с модулем деформации Е_о ≤ 5 МПа деформации от дополнительного давления учитывают до 10 %от природного давления, то есть должно соблюдаться условие (8.11):

σ _{z p i} = 0,1 σ _{п р i} , (8.11)

Рисунок 29 – Литологическая колонка и расчетная схема

определения осадок методом послойного суммирования:

DL – отметка планировки;

NL – отметка поверхности природного рельефа;

FL – отметка подошвы фундамента;

WL – уровень подземных вод;

В.С. – нижняя граница сжимаемой толщи