Предельных состояний методом послойного суммирования

Расчет осадки фундамента методом послойного суммирования рекомендован СНиП 2.02.01 – 83 и 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