Осадка фундамента

Определение осадки фундамента методом послойного суммирования деформаций.

Сущность метода послойного суммирования заключается в определении осадок элементарных слоев основания в пределах сжимаемой толщи от дополнительных вертикальных напряжений σzp, возникающих от нагрузок, передаваемых сооружением. Осадка фундамента определяется суммированием осадок элементарных слоев основания.

Так как в основу этого метода положена расчетная модель основания в виде линейно деформируемой сплошной среды, то необходимо ограничить давление на основание такими пределами, при которых области возникающих пластических деформаций незначительно нарушают линейную деформируемость основания, то есть требуется выполнение условий P ≤ R и Pmax ≤ 1,2R.

Расчет осадки фундамента производится на действие осевых расчетных нагрузок с коэффициентом надежности по нагрузке γf =1.

СНиП рекомендует метод послойного суммирования для расчета осадок фундаментов шириной до 10 м при отсутствии в пределах сжимаемой толщи грунтов с модулем деформации Е >100 МПа. Осадка основания определяется по формуле

, (3.27)

где — безразмерный коэффициент, равный 0,8; n – число слоев, на которые разделена по глубине сжимаемая толща основания;σzpi — среднее значение дополнительного вертикального нормального напряжения в i-ом слое грунта, равное полусумме напряжений на верхней и нижней границах слоя; hi, Еi – толщина и модуль деформаций i-го слоя грунта.

Свод правил по проектированию и устройству оснований и фундаментов зданий и сооружений рекомендует этот метод во всех случаях. При этом осадка определяется по формуле

, (3.28)

где b –безразмерный коэффициент, принимаемый равным 0,8 независимо от вида грунта; szр,i – вертикальное нормальное напряжение от внешней нагрузки в середине i -го слоя; hi– толщина i — го слоя грунта, принимаемая не более 0,4 ширины фундамента; Ei— модуль деформации i –го слоя грунта, принимаемый по ветви первичного нагружения; szγ,i – среднее значение вертикального напряжения в i –м слое грунта от собственного веса выбранного при отрывке котлована грунта; Ee,i— модуль деформации i –го слоя грунта, принимаемый по ветви вторичного нагружения; n — число слоев, на которые разбита сжимаемая толща основания.

При расчете осадки фундаментов, возводимых в котлованах глубиной менее 5 м, допускается в формуле (3.28) не учитывать второе слагаемое. В таком случае формула (3.28) совпадает с формулой (3.27).

Величина напряжений szр с глубиной убывает, и в расчете ограничиваются толщей, ниже которой деформации грунтов пренебрежимо малы. Нижнюю границу сжимаемой толщи основания принимают на глубине z = Hc , где выполняется условие szр = kszg, где

а) k = 0,2 при b ≤5 м;

б) k = 0,5 при b >20 м;

в) при 5 < b &#8804; 20 м k определяют интерполяцией.

При этом глубина сжимаемой толщи не должна быть меньше b/2 при b &#8804;10 м и (4 + 0,1b) при b >10 м.

Если в пределах глубины Hc, найденной по указанным выше условиям, залегает слой грунта с модулем деформации Е > 100 МПа, сжимаемая толща принимается до кровли этого слоя.

Если найденная по указанным выше условиям нижняя граница сжимаемой толщи находится в слое грунта с модулем деформации Е < 5 МПа, или такой слой залегает непосредственно ниже глубины z = Hc, то этот слой включают в сжимаемую толщу, а за Hc принимают минимальное из значений, соответствующих подошве слоя или глубине, где выполняется условие szр = 0,1szg .

Расчетная схема метода послойного суммирования представлена на рисунке 4.

Расчет осадок методом послойного суммирования при глубине котлована менее 5 м производится в следующей последовательности.

  1. Определяется дополнительное давление р0, превышающее природное:

p0 = p — szg,0, (3.29)

где р – среднее давление под подошвой фундамента от нагрузки сооружения, включая вес фундамента и грунта на его уступах; szg,0 – природное давление на уровне подошвы фундамента.

Давление szg,0определяется по формуле

szg,0 = g¢×dn, (3.30)

где – удельный вес грунта выше подошвы фундамента; dn – глубина заложения подошвы фундамента от уровня природного рельефа.

2. Определяются напряжения szр от внешней нагрузки на границах слоев под центром подошвы фундамента, и строится эпюра szр.

Для построения эпюры толща грунта разбивается на элементарные слои толщиной 0,4 b (b–ширина фундамента) и рассчитываются напряженияszр на подошве каждого слоя по формуле

szр = a× р0. (3.31)

Коэффициент a определяетсятаблице 5 Приложения 2, а также по в зависимости от величин и (где l – длинная сторона подошвы фундамента; b – короткая ее сторона; z – глубина расположения подошвы элементарного слоя). Значения напряжения szр откладываются на эпюре справа от оси z.

Расчет осадки методом послойного суммирования

Определяются напряжения szgот собственного веса грунта, и строится эпюра природного давления на границах слоев.

Напряжение от собственного веса грунта (природное давление) определяется суммированием веса каждого слоя грунта:

, (3.32)

где gi– удельный вес грунта i –го слоя; hi – толщина i –го слоя; n – количество слоев.

Эпюра напряжений szg строится в том же масштабе, что и эпюра szр, и ее значения откладываются слева от оси z.

4. Определяется глубина сжимаемой толщи Hc по указанным выше условиям.

5. Определяется осадка основания фундаментапо формуле (3.27).

Расчет основания по деформациям считается удовлетворительным, если совместная деформация основания и сооружения не превышает предельного значения и выполняется условие

S < SU, (3.33)

где S – совместная деформация основания и сооружения; SU– предельное значение совместной деформации основания и сооружения, устанавливаемое в соответствии с указаниями нормативных документов (таблица 6 Приложения 2, а также ) для соответствующих сооружений.

Для многоэтажных бескаркасных зданий с несущими стенами определяется средняя осадка S, а также относительная неравномерность осадки (&#8710;S/L) и крен i здания. Для одноэтажных и многоэтажных зданий с полным каркасом определяется максимальная осадка S и относительная неравномерность осадки (&#8710;S/L).

Если осадка основания S не превышает 0,4SU, то расчетное сопротивление грунта, вычисленное по формуле (3.9) может быть повышено до величины Rn = 1,2R, а при соответствующем обосновании и до Rn = 1,3R . В этом случае требуется произвести перерасчет размеров подошвы фундамента. При этом повышение давления не должно вызывать деформации основания свыше 80% предельных и превышать значение давления из условия расчета основания по несущей способности.



5.5.4. Расчет деформаций основания (ч. 1)

Метод послойного суммирования

Страница 1

Расчет осадок методом послойного суммирования заключается в том, что осадку грунта под действием сооружения определяют как сумму осадок элементарных слоев грунта такой толщины, для которой можно принимать без особых погрешностей средние значения действующих напряжений и характеристик грунтов.

Рассмотрим порядок вспомогательных построений и последовательность расчетов применительно к расчетной схеме (рис.5).

Рис. 5. Расчетная схема к методу послойного суммирования

Вначале производится привязка фундамента к инженерно-геологической ситуации основания, т.е. совмещение его оси с литологической колонкой грунтов. При известных нагрузках от сооружения определяется среднее давление на основание по подошве фундамента РI. Затем, начиная от поверхности природного рельефа строится эпюра природного давления (от собственного веса грунта) по оси фундамента, которое рассчитывается по формуле:

(15)

где — удельный вес грунта, расположенного выше подошвы фундамента;

— глубина заложения фундамента;

— соответственно удельный вес и толщина i-го слоя грунта.

Затем строят эпюру дополнительных вертикальных напряжений в грунте. Эпюру строят по точкам, для чего толщу грунта ниже подошвы фундамента делят на элементарные слои. Напряжение на границе каждого слоя определяют по формуле:

(16)

где — коэффициент, принимаемый по табл.5 в зависимости от формы подошвы фундамента, соотношения сторон прямоугольного фундамента и относительной глубины;

— дополнительное вертикальное давление на основание (для фундаментов шириной b ³ 10 м принимается Р0 = Р);

— среднее давление под подошвой фундамента;

— вертикальное напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента, принимается .

В пределах каждого слоя напряжения считают постоянными. Это не совсем так, потому что напряжения в слоях различны. Поэтому чем меньше толщина слоя, тем меньше ошибка.

По нормам толщина элементарных слоев (hi) не должна превышать 0,4 ширины или диаметра подошвы фундамента (0,4b), что, с одной стороны, повышает точность построения эпюры , а с другой — позволяет рассматривать эпюру распределения напряжений в пределах каждого слоя как прямоугольную.

Сжимаемую толщу (Hc) ограничивают глубиной, ниже которой сжатием грунта можно пренебречь, т.е. где:

(для грунтов с модулем деформации );

(для грунтов с модулем деформации ).

Таблица 7

x = 2z/b

Коэффициент a для фундаментов

круглых

прямоугольных с соотношением сторон h = l/b, равным

ленточных (h ³ 10)

1,0

1,4

1,8

2,4

3,2

5

0

1,000

1,000

1,000

1,000

1,000

1,000

1,000

1,000

0,4

0,949

0,960

0,972

0,975

0,976

0,977

0,977

0,977

0,8

0,756

0,800

0,848

0,866

0,876

0,879

0,881

0,881

1,2

0,547

0,606

0,682

0,717

0,739

0,749

0,754

0,755

1,6

0,390

0,449

0,532

0,578

0,612

0,629

0,639

0,642

2,0

0,285

0,336

0,414

0,463

0,505

0,530

0,545

0,550

2,4

0,214

0,257

0,325

0,374

0,419

0,449

0,470

0,477

2,8

0,165

0, 201

0,260

0,304

0,349

0,383

0,410

0,420

3,2

0,130

0,160

0,210

0,251

0,294

0,329

0,360

0,374

3,6

0,106

0,131

0,173

0, 209

0,250

0,285

0,319

0,337

4,0

0,087

0,108

0,145

0,176

0,214

0,248

0,285

0,306

4,4

0,073

0,091

0,123

0,150

0,185

0,218

0,255

0,280

4,8

0,062

0,077

0,105

0,130

0,161

0, 192

0,230

0,258

5,2

0,053

0,067

0,091

0,113

0,141

0,170

0, 208

0,239

5,6

0,046

0,058

0,079

0,099

0,124

0,152

0,189

0,223

6,0

0,040

0,051

0,070

0,087

0,110

0,136

0,173

0, 208

6,4

0,036

0,045

0,062

0,077

0,099

0,122

0,158

0, 196

6,8

0,031

0,040

0,055

0,064

0,088

0,110

0,145

0,185

7,2

0,028

0,036

0,049

0,062

0,080

0,100

0,133

0,175

7,6

0,024

0,032

0,044

0,056

0,072

0,091

0,123

0,166

8,0

0,022

0,029

0,040

0,051

0,066

0,084

0,113

0,158

8,4

0,021

0,026

0,037

0,046

0,060

0,077

0,105

0,150

8,8

0,019

0,024

0,033

0,042

0,055

0,071

0,098

0,143

9,2

0,017

0,022

0,031

0,039

0,051

0,065

0,091

0,137

9,6

0,016

0,020

0,028

0,036

0,047

0,060

0,085

0,132

10,0

0,015

0,019

0,026

0,033

0,043

0,056

0,079

0,126

10,4

0,014

0,017

0,024

0,031

0,040

0,052

0,074

0,122

10,8

0,013

0,016

0,022

0,029

0,037

0,049

0,069

0,117

11,2

0,012

0,015

0,021

0,027

0,035

0,045

0,065

0,113

11,6

0,011

0,014

0,020

0,025

0,033

0,042

0,061

0,109

12,0

0,010

0,013

0,018

0,023

0,031

0,040

0,058

0,106

Страницы: 1 2

Расчет осадки фундамента производится по формуле: S £ Su,

где S — конечная осадка отдельного фундамента, определяемая расчетом;

Su=80 мм — предельная величина деформации основания фундамента зданий и сооружений.

Основным методом определения полной (конечной) осадки фунда­ментов является метод послойного суммирования. Расчёт начинается с построения эпюр природного (бытового) и дополнительного давлений. На геологический разрез наносятся контуры сечения фун­дамента, затем от оси фундамента влево откладываются ординаты эпюр природного давления в кПа, определяемого по формуле:

&#963;zg=&#931;&#947;i*hi

где &#947;i—удельный вес грунта i-ого слоя, кПа

hi—толщина слоя грунта, м

Величина бытового давления определяется на границе каждого слоя грунта. Если в пределах выделенной толщи залегает горизонт подземных вод, то удельный вес грунта определяется с учётом гидро­статического взвешивания:

&#947;sb=(&#947;s-10)/(1+e)=(&#947;s-10)(1-n),

&#947;s=10&#961;s,

&#947;s — удельный вес частиц грунта, кН/м3

e — коэффициент пористости грунта,

n — пористость в долях единицы,

&#961;s — плотность грунта,т/м3

Вправо от оси фундамента откладывается эпюра природного давления, уменьшенная в пять раз.

Для построения эпюры дополнительного давления толщина грунта ниже подошвы фундамента в пределах глубины, приблизительно равной трёхкратной ширине фундамента, разбивается на ряд слоёв мощностью не более 0.4b (обычно 0.2b). Дополнительное вертикаль­ное давление непосредственно под подошвой фундамента определяет­ся как разность между средним давлением по оси фундамента и вертикальным напряжением от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента:

кПа — полное давление по подошве фундамента,

N – заданная нагрузка на фундамент, кН

А— площадь его подошвы, м2

1. дополнительное вертикальное напряжение &#963;zp для любого сечения, расположенного на глубине z от подошвы, определяется по формуле:

где a — коэффициент, принимаемый по таблице в зависимости от формы подошвы фундамента, соотношения сторон прямоугольного фундамент &#951; = l/b и относительной глубины &#958; = z/b. Здесь l и b — соответственно длина и ширина фундамента.

2. построив в произвольном одинаковом масштабе эпюры бытового и дополнительного давлений, определяют границу сжимаемой толщи основания, которая находится в точке, где пересекаются эпюры.

Расчет усадки фундамента: разновидности и методы

расчет осадки отдельного фундамента на основании в виде упругого линейно деформируемого полупространства с условным ограничением величины сжимаемой зоны производится по формуле:

где S – конечная осадка отдельного фундамента, см;

n – число слоев, на которые разделена по глубине сжимаемая зона основания;

hi – толщина i-го слоя грунта основания, см;

Ei – модуль деформации грунта i-го слоя, кПа;

b – безразмерный коэффициент, равный 0,8;

– среднее значение дополнительного вертикального нормального напряжения в i-ом слое грунта, равное полусумме напряжений на верхней и нижней границах слоя, кПа.

Величина осадки ф-та зависит от:

-давление под подошвой ф-та

-при одном и том же давлении осадка будет меньше, если глубина …. Будет больше

-чем шире ф-т при одном и том же давлении, тем больше осадка

-осадка будет больше для обводнённого грунта

Существуют другие методы определения осадок: формулала шлейхера выведена из предположения, что грунт однородный, метод эквивалентного слоя проф-ра Цитовича: заменяем треугольником (для однородного основания или модули деформации по глубине различаются не значительно); метод слоя конечной толщины пр-ра Егорова (если на некоторой глубине находится скальный плотный грунт Еск. значительно больше Е).

Неравномерные осадки ф-нтов и факторы, их обуславливающие

-наличие линз и косослойных напластований.

— пучение при промерзании (прогиб, выгиб, крен).

-просадочные явления.

— повышенная гибкость зданий и соор-ний, самого тела ф-нта (если сборные)

Как уменьшить неравномерность осадок

— путём выравнивания по расчётам.

-улучшить св-ва грунтов у пов-ти (уплотнить)

-увеличить жёсткость надфундаментных конструкций и особенно ф-тов.

Читайте также:

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *