Расчет стабилизированных осадок

В общем, приведенные решения позволяют рассчитать также деформации любой точки основания, включая и осадки поверхности. Однако сопоставление их с результатами опытов и натурных замеров показало, что (в отличие от напряжений) осадки по расчету резко отличаются от действительных во многих случаях. Поэтому для расчета осадок разработаны и применяются специальные приближенные методы.

Исключением являются две ситуации, когда осадки можно определить непосредственно, используя теоретические формулы.

1. Действие сплошной нагрузки, когда при сжатии отсутствует боковое расширение грунта и справедлива формула (2.12). Приближенно эту формулу можно применить для расчета осадки сооружений, ширина подошвы фундамента которых больше сжимаемой толщины основания. Последняя определяется кровлей практически несжимаемого при данной нагрузке грунта (рис. 3.6).

b P0 Рис. 3.6.

2. Отдельный фундамент шириной (или диаметром) до 2…3м на мощном слое однородного грунта. В этом случае осадка рассчитывается по формуле Шлейхера:

, (3.8)

где р₀ – начальное уплотняющее давление, равное среднему за вычетом природного на уровне подошвы фундамента, если глубина заложения фундамента d и удельный вес грунта γ, то

(3.9)

w – коэффициент, зависящий от формы загруженной площадки и положения точки, в которой определяется осадка.

Для центра загруженной гибкой площадки значения w приведены в табл. 3.3. Они на 6…8% превышают значения w для жестких фундаментов и практически этим различием можно пренебречь.

Таблица 3.3

В виде, разрешенном относительно Е, формула (3.8) используется для полевого определения модуля деформации штампом. Значения коэффициента Пуасона ν в (3.8) при отсутствии экспериментальных данных допускается принять по виду грунта в пределах:

– глины и суглинки nолутвердые и твердые ν=0,1…0,15;

– то же, тугопластичные 0,2…0,25;

– мягкопластичные и текучепластичные 0,3…0,4;

– текучие 0,45…0,5; пески и супеси 0,15…0,30.

Реальные основания обычно слоистые, сжимаемость отдельных слоев различная и для расчета осадки чаще всего применяется метод послойного суммирования.

Для большей наглядности рассматриваем применение метода в графоаналитической форме. Расчеты и сопровождающие их построения проводятся в следующем порядке:

1) Вычерчивается схема фундамента и геологического строения основания.

2) Строится эпюра природного давления σ_zg и ее ординаты в масштабе откладываются влево от z. В водоносном слое ниже WL учитывается взвешивание грунта в воде, а на кровле водоупора – скачок давления величиной γ_ωн_ω .

3) Толща грунта под подошвой фундамента разбивается на расчетные слои h_i=0,4b, где b – ширина подошвы фундамента.

4) По (3.9) определяется начальное уплотняющее давление Р₀.

5) Определяется значение уплотняющего давления под центром (средней точкой) подошвы фундамента на границе каждого расчетного слоя:

Значения определяются для принятых z_i по табл. 3.2;

Эпюра строится справа от оси z в том же масштабе, что и эпюра природного давления (рис. 3.7).

6) Определяется нижняя граница сжимаемой толщи основания. Критерием ее установления в СНиП принято условие:

(3.11)

То есть в качестве нижней принимается граница того расчетного слоя, на которой уплотняющее давление в пять раз меньше природного.

7) В пределах сжимаемой толщи выделяются и нумеруются однородные расчетные слои грунта и определяется среднее уплотняющее давление в каждом слое. Например, на схеме (рис. 3.7) выделенный сначала второй расчетный слой большей частью попадает в песок, но захватывает и суглинок. Поэтому здесь нумеруются два слоя h₂ , h₃.

P0 σzp σzp4 σzq γωHω WL Рис. 3.7. 1 – насыпной грунт; 2 – супесь; 3 – песок мелкий; 4 – суглинок

Среднее давление равно полусумме значений на границах:

(3.12)

Для границы расчетных слоев 2,3 (рис. 3.7) значение уплотняющего давления можно взять непосредственно по эпюре, или найти по (3.10) для соответствующего значения α.

8) Определяется осадка каждого расчетного слоя в пределах сжимаемой толщи:

(3.13)

9) Определяется общая осадка суммированием осадок всех расчетных слоев:

,

где n – число однородных расчетных слоев (на схеме рис. 3.7 n=9).

Если под границей сжимаемой толщи, определенной по (3.11), находится слой сильносжимаемого грунта с модулем деформации Е<5Мпа, его осадка тоже должна быть учтена.

В этом случае критерием для определения НГСТ принимается:

(3.14)

То есть осадку слабого слоя нужно учесть.