Расчет деформации основания по методу послойного суммирования

Этот метод предполагает, что основание состоит из отдельных слоев, каждый из которых обладает собственными значениями характеристик де- формационных свойств, и что дополнительные напряжения в границахслоя, определяемые по схеме линейно-деформируемого полупространства, также постоянны и равны средним значениям.

Нормативными документами (СНиПом) метод послойного суммирования рекомендован в качестве обязательного для расчета осадок фундаментов шириной менее 10 м, а также в случаях, если в пределах сжимаемой толщи не имеется слой грунта расчетной толщины с модулем деформации Ед > 10 МПа. Деформация грунтов оснований при этом рассматривается в условиях невозможности бо­кового расширения. Указанным условиям соответству­ет решение одномерной задачи, представленное формулой (1), в ко­торой вместо давления р0 следует принять среднее значение дополнительного нормального напряжения в х-м слое - бzp, i. В результате расчетная формула примет вид

(1)

где s - конечная (стабилизированная) осадка фундамента;

в - безразмерный коэффициент, принимается равным 0, 8 для всех видов грунтов;

h i - толщина i-го слоя; Е i - модуль деформации грунта i-го слоя;

n - число слоев, на которое разбивается сжимаемая толща основания;

Расчет осадки производится в такой последовательности:

а) на геологический разрез наносят контуры фундамента;

65 толщу основания делят на слои толщиной в пределах 0, 4 ширины подошвы фундамента (hi< = 40, 46);

в) вычисляют значения вертикальных напряжений от собственного веса грунта на границах выделенных слоев и строят эпюру напряжений бzg;

г) определяют дополнительные вертикальные напряжения бzp на грани- цах слоев и строят эпюру напряжений

д) определяют положение нижней границы сжимаемой толщи, принимая ее на глубине z= Нc, где выполняется условие бzp =0, 2 бzg. Если найденная нижняя граница сжимаемой толщи окажется в слое грунта с. модулем деформации Е < 5 МПа или такой слой залегает непосредственно ниже глубины z=Нc, нижняя граница сжимаемой толщи устанавлива­ется исходя из

)определяется конечная осадка фундамента суммированием осадок отдельных слоев по формуле (1).

Расчет осадки обычно производится в табличной форме. В формуле (1) модуль деформации грунта в границах геологическо­го слоя обычно принимается постоянным. Его значение подлежит опреде­лению испытанием в полевых условиях стандартными штампами. Для расче­тов осадок зданий и сооружений II и III классов допускается принимать его значение по табл. 1.4, 1.5. В случаях использования результатов компрессионных испытаний модуль деформации грунта определяется по формуле Е=B/m v с учетом корректирующего коэффициента m, При этом значение коэффициента сжимае­мости грунта вычисляется в интервале давлений 0, 1 - 0.2 МПа по фор­муле m0=(e1-e2)/(p1-p2)=(e1-e2)/p, В этом случае рас­четная формула (6.23) представится в виде

(2)

Если основание сложено сильносжимаемыми грунтами (m 0 > 0, 5 МПа), целесообразно значение коэффициента относительной сжимаемости грунта mvi в формуле (2) определять по значению m0 в интервале действую­щих в i-м слое напряжений: от начального природного

до полного () без учета корректирующего коэффициента m. При этом, как показывают исследования осадок в натуре, точность расчета повы­шается.

5 9. Распределение напряжений по подошве жёсткого ф-та. Определение дополнительного давления под подошвой жёсткого ф-та.

Жёстким считается ф-т, который не повторяет очертания основания, т.е. осадки которого везде одинаковы.

Давление по подошве круглого ф-та на расстоянии r от его центра:

P_c = P_m/(2√ 1 – r²/R²)

P_m – среднее давление по подошве ф-та.

Теоретически в линейно-деформируемом полупространстве под краями жёсткого ф-та при r = R развиваются бесконечно большие напряжения. В действительности, т.к. реальные грунты не могут воспринимать больших давлений, по контуру ф-та возникают пластические деформации, которые приводят к перераспределению давлений и соответственно изменению эпюры.

Дополнительное давление p_o равно полному давлению под подошвой ф-та р за вычетом вертикального нормального напряжения от собственного веса грунта на уровне подошвы ф-та:

р_о = р - σ _{zg, o}

где σ _{zg, о} = γ ’d

γ ’ – удельный вес грунта, расположенного выше подошвы; d – глубина заложения ф-та от уровня природного рельефа.

р = N_II/A;

где А – площадь подошвы ф-та;

N_II = N_ОII + N_fII + N_gII

где N_OII – нагрузка на обрезе ф-та;

N_fII - вес ф-та; N_gII - вес грунта на уступах ф-та.

60 Определение расчётного сопротивления грунта

В настоящее время осадки ф-ов рассчитывают исходя из линейной зависимости между напряжениями и деф-ми. В связи с этим рекомендуют ограничивать среднее давление по подошве любого ф-та расчетным сопротивлением грунта основания, это позволяет рассчитать осадки ф-тов по линейной зависимости между напряжением и деф-ми, т.о требуется соблюдение условия

p_n≤ R

Где p_n - ср.давление по подошве ф-та от основного сочетания расч.нагрузок при расчете по деф-там.

R-расч.сопротивление грунта основания, при котором развивающиеся зоны пластичных деф-й грунта незначительно нарушают линейную зависимость между напряж0ми и деф-ми всего основания в целом.

Расчетное сопротивление грунта основания, кПа, определяют по формуле:

R=γ _c1γ _c2/k[M_γ k_zbγ _ll+M_qd₁γ _ll’+(M_q-1)d_b γ _ll’+M_cc_ll]

Где γ _c1 и γ _c2 коэффициенты условий работы соответственно основания и соор-я во взаимодействии с основанием

К- коэффициент, к=1, если γ _ll и c_ll определять испытаниями; к=1, 1, если γ _ll и c_ll приняты по таблицам, исходя их физ.характеристик грунта.

M_γ M_q M_c - коэффициенты, зависящие от расчетного значения угла внутреннего трения γ _ll

k_z- коэффициент, k_z=1 при b≤ 10 м;

k_z=(z₀/b)+0.2;

при b> 10м z₀=8м;

b – ширина подошвы и в пределах глубины заложения ф-та,

d₁- глубина заложения фундамента пола подвала; при отсутствии пола подвала – от планировочной поверхности, м;

d_b - глубина подвала, считая от планировочной отметки, но не > 2м

c_ll - расчетное значение сцепления, кПа.