Грунта при разработке котлована

2.227. Осадки фундаментов, устраиваемых в котлованах глубиной D>5 м, рекомендуется определять с учетом разуплотнения грунта вследствие его выемки из котлована и различной сжимаемости грунтов при давлени­ях, меньших и больших вертикальных напряжений от собственного веса грунта.

В этом случае осадка основания определяется методом послойно­го суммирования как сумма двух составляющих

(70)

где - осадка от давления под подошвой фундамента , равного верти­кальному напряжению от собственного веса грунта на этом уровне ( ), определяемая по указаниям п. 2.228;

- осадка от давления , определяемая по указаниям п. 2.230.

Распределение вертикальных напряжений по глубине основания при­нимается в соответствии со схемами, приведенными на рис. 18 и 19.

2.228. Осадка основания от давления определяется по формуле

(71)

где и hi - то же, что в формуле (55) (1 прил. 2);

- среднее значение вертикального напряжения в i-ом слое грунта от давления вторичного уплотнения (при (см. пп. 2.229, 2.231);

- модуль деформации i-гo слоя грунта, характеризующий его сжи­маемость при давлении (см. п. 2.232);

n - число слоев, на которое разбита сжимаемая толща основания , устанавливаемая по указаниям п. 218 (6 прил. 2);

Рис. 18. Эпюры давлений

а - в природном массиве; б - после откопки котлована; в - после устройства фундамента и возведения сооружения

2.229. Вертикальные напряжения в грунте от давления на глу­бине от подошвы фундамента по вертикали, проходящей через его центр, определяются по формуле

(72)

где - коэффициент, принимаемый по табл. 62 в зависимости от относи­тельной глубины , отношения сторон котлована по дну и отношения ширины котлована к его глубине .

2.230. Осадка основания от давления определяется по формуле

(73)

где и hi - то же, что в формуле 55 (1 прил. 2);

- среднее значение вертикального напряжения в i-ом слое гру­нта от давления доуплотнения определяемое с учетом указаний п. 2.231;

- модуль деформации i-го слоя грунта, характеризующий его сжимаемость при давлении .

2.231. Вертикальные напряжения в грунте от давления на глубине от подошвы фундамента по оси, проходящей через его центр, определяются по формулам

при (74)

при (75)

где - определяется в соответствии с пп. 2.213—2.215 (2—4 прил. 2) от полного давления под подошвой фундамента р.

Рис. 19. Схема расчета осадки фундамент

2.232. Модуль деформации определяется штамповыми испытаниями (или компрессионными), при этом модуль вычисляется по ветви разг­рузки, по ветви нагрузки.

Модуль деформации грунта на глубине допускается опреде­лять по формуле

(76)

где - модуль деформации соответствующий полной разгрузке грунта при штамповых (или компрессионных) испытаниях.

Таблица 62

	Коэффициент для котлованов с соотношением сторон при , равном
	0,5
0,0	1,000	1,000	1,000	1,000	1,000	1,000
0,5	0,478	0,540	0,664	0,820	0,944	0,980
1,0	0,262	0,340	0,500	0,704	0,898	0,970
2,0	0,113	0,170	0,284	0,496	0,758	0,920
4,0	0,025	0,070	0,176	0,356	0,620	0,860
8,0	0,001	0,026	0,084	0,228	0,516	0,800
0,0	1,000	1,000	1,000	1,000	1,000	1,000
0,5	0,587	0,660	0,782	0,900	0,970	0,984
1,0	0,425	0,500	0,652	0,820	0,946	0,974
2,0	0,278	0,360	0,526	0,710	0,886	0,968
4,0	0,190	0,240	0,340	0,520	0,768	0,920
8,0	0,132	0,160	0,216	0,370	0,630	0,854
0,0	1,000	1,000	1,000	1,000	1,000	1,000
0,5	0,725	0,780	0,890	0,960	0,992	0,996
1,0	0,590	0,660	0,800	0,916	0,980	0,984
2,0	0,426	0,500	0,652	0,820	0,946	0,974
4,0	0,293	0,340	0,436	0,610	0,832	0,944
8,0	0,180	0,212	0,276	0,428	0,670	0,868
0,0	1,000	1,000	1,000	1,000	1,000	1,000
0,5	0,768	0,866	0,956	0,990	0,996	0,990
1,0	0,610	0,734	0,864	0,950	0,990	0,990
2,0	0,440	0,550	0,696	0,840	0,964	0,980
4,0	0,282	0,360	0,462	0,634	0,848	0,950
8,0	0,170	0,214	0,280	0,432	0,676	0,870

При отсутствии таких испытаний на ветви разгрузки допускается опре­делять модуль деформации по формуле

(77)

где k - коэффициент, равный отношению модулей деформации при пол­ной разгрузке и нагрузке и , определяемый по табл. 63 и 64 для глинистых и песчаных грунтов.

Пример 1. Рассчитать осадку фундамента с учетом разуплотнения гру­нта при разработке котлована при следующих данных.

Рис. 20. Расчетная схема к примеру

С поверхности до глубины 8,4 м (рис. 20) залегает суглинок со следую­щими характеристиками: кН/м³; кН/м³; ; ; ; кПа; °; МПа.

Ниже залегает глина, для которой кН/м³; кН/м³; ; ; ; кПа; °.

Компрессионные испытания глины дали следующие результаты:

р, кПа
е	0,963	0,954	0,938	0,922	0,907	0,908	0,912	0,92	0,94

Подземные воды в пределах исследуемых глубин не обнаружены.

Фундамент имеет подошву квадратной формы со стороной м. Глубина заложения м. Котлован имеет размеры по дну м и глубину м.

Расчетная нагрузка на основание под фундаментом с учетом его веса МН.

Таблица 63

Глинистые грунты	Значение показателя текучести	Значения коэффициента при коэффициенте пористости
Супеси	0£ £1	1,5		2,5
	£0,75	1,5		2,5
Суглинки	0,25< £0,75	1,5		2,5
	0,75< £<1		2,5		3,5
	£0,75		2,5	2,3
Глины	0,25< £0,75		2,5		3,5
	0,75< £<1	2,5		3,5

Расчетное сопротивление грунта основания находим используя харак­теристики верхнего слоя по формуле (33(7))

кПа.

Среднее давление на грунт под подошвой фундамента от расчетных на­грузок (для расчета основании по деформациям при коэффициенте наде­жности, равном единице) меньше вычисленного расчетного сопротивления грунта основания кПа <R=573 кПа.

Таблица 64

Песчаные грунты	Значения коэффициента при коэффициенте пористости е, равном
	0,45		2,5	0,75
Пески гравелистые и крупные	1,5		2,5	-
Пески средней крупности	1,5		2,5	-
Пески мелкие		2,5
Пески пылеватые

Таблица 65

, м			кПа	кПа	кПа			кПа	кПа	МПа	МПа	МПа
											1·19,6	1,1·19,6
0,6	0,4	0,96				0,1	0,908			9,8	1,2·19,6	1,3·19,6
1,2	0,8	0,8				0,2	0,816				1,45·19,6	1,7·19,6
1,8	1,2	0,606				0,3	0,724				1,8·19,6	2·19,6
2,4	1,6	0,449				0,4	0,632				2,2·23,5	2,5·23,5
3,0		0,336				0,5	0,54				2,8·23,5	3·23,5
3,6	2,4	0,257				0,6	0,5				3,2·23,5	3,4·23,5
4,2	2,8	0,201				0,7	0,46			12,5	3,7·23,5	3,9·23,5
4,8	3,2	0,16				0,8	0,42				4,1·23,5	4,6·23,5
5,4	3,6	0,13				0,9	0,38				5,1·23,5	5,6·23,5×
		0,108					0,34				6,0·23,5	6,3·23,5
6,6	4,4	0,091				1,1	0,323				6,6·23,5

Расчет осадок проводим в следующей последовательности (результа­ты вычислений сведены в табл. 65). Разбиваем толщу основания на слои толщиной м. Вычисляем значения По табл. 55 (табл. 1 прил. 2) определяем значения коэффициента на границах слоев по вер­тикали, проходящей через центр подошвы фундамента.

Вычисляем на границах слоев вертикальные напряжения от внешней нагрузки и от собственного веса грунта .

Вычисляем . Определяем значения коэффициента на грани­цах «элементарных» слоев, пользуясь табл. 62 с учетом полученных и и и производя линейную интерполяцию в пределах значе­ний - 0¸0,5; 0,5¸1; 1¸2. Вычисляем на границах «элементарных» слоев значения вертикальных напряжений и .

Вычисляем модули деформации. Для верхнего слоя грунта имеем МПа. Значение модулей деформации определяем, испо­льзуя рекомендации п. 2.232.

Для суглинка с коэффициент k=2. Вычисляем на границах «элементарных» слоев: МПа; МПа; МПа и т. д. (см. табл. 65).

Модули деформации и нижнего слоя грунта определим по результатам компрессионных испытаний в соответствии с рекомендациями п. 2.232, используя табл. 63. Определим компрессионные модули деформа­ции

МПа;

МПа.

В соответствии с табл. 22 коэффициент . Тогда

МПа; МПа.

Вычисляем для «элементарных» слоев:

МПа;

МПа и т. д. (см. табл. 65);

=0,8·60 [(446 +179)/2+(434 +355 +256) ]/9800 +0,8·60 [(121+ 110)/2·1,1 +(110 +99)/2·1,3 +(99 +88)/2·1,7 +(88 +76)/2·2]/19б00 +0,8·60 [(179 +13)/2 +126 +85 +58 +40 +28 +20]/ 12500 +0,8·60 [(76 +65)/2·2,5 +(65 +61)/2·3 +(61 +56)/2·3,4 + (56 +51)/2·3,9 +(51 +46)/2·4,6 +(46 +41)/2·5,6 +(41 +39)/2·6,3]/ 23500=0,0049·1357,5 +0,00245·281,4 +0,00384·453 +0,00204·104,7= 6,7 +0,7 +1,7 +0,2=9,3 см.

Таблица 66

, м			кПа	кПа	кПа			кПа	кПа	МПа	МПа	МПа
											1·19,6	1,05·19,6
0,6	0,4	0,977				0,1	0,992				1,1·19,6	1,15·19,6
1,2	0,8	0,881				0,2	0,984			9,8	1,2·19,6	1,28·19,6
1,8	1,2	0,755				0,3	0,976				1,35·19,6	1,42·19,6
2,4	1,6	0,642				0,4	0,968				1,5·23,5	1,55·23,5
3,0		0,55				0,5	0,96				1,6·23,5	1,65·23,5
3,6	2,4	0,477				0,6	0,951				1,7·23,5	1,75·23,5
4,2	2,8	0,42				0,7	0,942				1,8·23,5	1,9·23,5
4,8	3,2	0,374				0,8	0,934				2·23,5	2,05·23,5
5,4	3,6	0,337				0,9	0,925				2,1·23,5	2,15·23,5×
		0,306					0,916			12,5	2,2·23,5	2,3·23,5
6,6	4,4	0,208				1,1	0,906				2,4·23,5	2,45·23,5
7,2	4,8	0,258				1,2	0,897				2,5·23,5	2,55·23,5
7,8	5,2	0,239				1,3	0,887				2,6·23,5	2,65·23,5
8,4	5,6	0,223				1,4	0,878				2,7·23,5	2,75·23,5
		0,208				1,5	0,868				2,8·23,5

Пример 2. Рассчитать осадку ленточного фундамента промышленного здания при следующих данных.

Инженерно-геологические условия строительной площадки те же, что и в примере 1.

Ширина фундамента b=3м, глубина заложения d=6 м. Под здание отрывается общий котлован прямоугольной формы длиной L=144м, шириной В=24 м и глубиной D=6 м.

Расчетная нагрузка на основание с учетом веса фундамента N=870 кН/м.

Определяем расчетное сопротивление (см. пример 2) основания с учетом указаний п. 2.174(2.41)

кПа.

Среднее давление на грунт под подошвой фундамента

кПа< кПа.

Результаты дальнейших вычислений сводим в табл. 66. Разбиваем толщу основания на «элементарные» слои толщиной м. Вычисляем значения . Определяем значения коэффициента на границах слоев по вертикали с учетом полученных .Вычисляем на границах слоев ве­ртикальные напряжения от внешней нагрузки и собственного ве­са грунта . Вычисляем по соотношению .Определяем значения коэффициента на границах «элементарных» слоев с учетом полученных и и производя линейную интерполяцию в пределах значений - 0¸0,5; 0,5¸1,0; 1,0¸2,0.

Вычисляем на границах «элементарных» слоев значения вертикальных напряжений и .Вычисляем модули дефо­рмаций и для верхнего и нижнего слоев грунта аналогично расс­мотренному в примере 1 (табл. 2.66).

=0,8·60[(169 +69)/2 +163 +136 +101 +69]/9800 + 0,8/60[(121 +120)/2/1,05 +(120 +119)/2·1,15 +(119 +118)/2·1,28 +(118 +117)/2´ ´1,42]/19600 +0,8·60[(69 +0)/2 +44 +23 +8]/12500 +0,8·60[(117 +116)/2·1,55 + +(116 +115)/2·1,65 +(115 +114)/2·1,75 +(114 +113)/2·1,19 + (113 +98)/2·2,05 +(98 +89)/2·2,15 +(89 +81)/2·2,3 +(81 +75)/2·2,45 +(75 +69)/2·2,55 +(69 +65)/2·2,65 +(65 +60)/2·2,75]/23500=2,9 +0,9 +0,4 +1=5,2 см.