Определение осадки фундамента мелкого заложения

Расчет осадки отдельного фундамента рекомендуется производить методом послойного суммирования в следующем порядке:

1. На геологический разрезе основания наносят контур фундамента. Проводят вертикальную осевую линию через центр тяжести подошвы фундамента и отмечают на ней границы грунтовых слоев основания (Рис. 6.1).

Рис.6.1. Схема к расчету осадки фундамента мелкого заложения.

2. Слева от осевой линии строится эпюра природного давления грунта σ_zg (эпюра вертикальных нормальных напряжений в грунте, обусловленных действием собственного веса грунта). Если z₁ глубина точки, в которой нужно вычислить σ_zg, отсчитываемая от поверхности природного рельефа, то:

(6.1)

где − номера слоев грунта, залегающих выше кровли слоя, в пределах которого лежит рассматриваемая точка на глубине z₁;

H_i− мощность i-го слоя грунта;

γ_i − удельный вес i-го слоя грунта;

γ_k − удельный веc слоя грунта, в пределах которого находится рассматриваемая точка.

В формуле (6.1) удельный вес водопроницаемых грунтов, расположенных ниже уровня грунтовых вод, принимается с учетом взвешивающего действия воды, т.е. по формуле:

(6.2)

где γ_s- удельный вес частил грунта;

γ_w - удельный вес воды;

e - коэффициент пористости грунта.

При наличии водоупора (признаком водоупора является коэффициент фильтрации грунта ) ниже уровня грунтовых вод в правой части формулы (6.1) для отметок ниже кровли водоупора следует добавлять слагаемое γ_wh_w , где h_w − превышение уровня грунтовых вод над кровлей водоупора.

3. По эпюре σ_zg или вычислением по формуле (6.1) определяется природное давление на отметке подошвы фундамента σ_zg(z₀).

4. Подсчитывается величина дополнительного (вызванного возведением сооружения) давления под подошвой фундамента:

(6.3)

где P − среднее давление под подошвой фундамента.

Смысл этой операции заключается в том, чтобы найти добавочное давление, под действием которого будет происходить в дальнейшем осадка грунта, так как деформации грунта под действием собственного веса грунта к моменту начала строительства уже завершились.

5. Справа от вертикальной оси, проходящей через центр тяжести подошвы фундамента, строится эпюра дополнительных давлений σ_zp по глубине. Если z глубина рассматриваемой точки, отсчитываемая от подошвы фундамента, то:

(6.4)

α − функция двух переменных и , где l − большая, а b − меньшая сторона прямоугольной площадки подошвы фундамента. Численные значения функции α определяются по Таблице 15.

Таблица 15

Коэффициент a

x = 2z / b	круглых	Прямоугольных с соотношением сторон h = l / b, равным	ленточных
		1,0	1,4	1,8	2,4	3,2		(h³10)
	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
Примечания: 1. В таблице 15 обозначено: b-ширина или диаметр фундамента, l –длина фундамента. 2. Для фундаментов, имеющих подошву в форме правильного многоугольника с пло щадью A, значения a принимаются как для круглых фундаментов радиусом 3. Для промежуточных значений x и h коэффициент a определяется по интерполяции.

1. Определяется сжимаемая толща основания H_c , под которой понимают расстояние по вертикали между подошвой фундамента и отметкой, на которой:

(6.5).

Если найденная нижняя граница сжимаемой толщи заканчивается в слое грунта с модулем деформации или если такой слой залегает непосредственно ниже этой границы, он должен быть включен в состав сжимаемой толщи. В таких случаях граница сжимаемой толщи ограничивается соотношением:

. (6.6).

7. Грунтовое основание в пределах сжимаемой толщи разделяется на горизонтальные «элементарные» слои, толщина которых не должна превышать 0,4 ширины фундамента, т.е.:

(6.7)

«Элементарные» слои следует назначать однородными по сжимаемости, в частности, каждый «элементарный» слой должен лежать внутри грунтового пласта на геологическом разрезе.

8. По эпюре дополнительных давлений σ_zp определяются давления в середине i-го «элементарного» слоя ― величины σ_zpi.

9. Подсчитывается осадка фундамента по формуле

(6.8)

где β − безразмерный коэффициент, зависящий от коэффициента общей относительной поперечной деформации v, принимаемый в практических расчетах равным 0,8;

σ_zpi − значение дополнительного давления в середине i-го «элементарного» слоя;

h_i − толщина i-го «элементарного» слоя;

Е_i - модуль деформация i-го «элементарного» слоя.

Модули деформации грунтов основания определяются по имеющимся данным о деформируемости грунтов. В задании курсовой проекта такие данные представлены либо компрессионными свойствами грунтов, либо результатами испытаний грунтов пробной нагрузкой.

Компрессионный модуль деформации грунтов определяется по формуле:

. (6.9)

где e₀ − первоначальный коэффициент пористости образца.

Для крупнообломочных грунтов ; песков и супесей − 0,74, суглинков − 0,62, для глин − 0,43.

Строится компрессионная кривая и выбирается наиболее прямолинейный участок. Записываются координаты его концов (e₁, p₁), (e₂, p₂). Коэффициент сжимаемости m₀, определяется по формуле:

. (6.10)

Для определения модуля деформации по результатам опытного нагружения штампа строятся график зависимости осадки от нагрузки. На начальном участке (при относительно небольших давлениях) эта зависимость считается линейной, и модуль деформации определяется по формуле:

. (6.11)

где ω − коэффициент, принимаемый для круглых штампов 0,8;

d - диаметр штампа;

v - коэффициента общей относительной поперечной деформации, равный 0,35;

Δp - приращение давления на штамп;

ΔS - приращение осадки, соответствующее принятому интервалу давления.

10. Проверяется выполнение условия:

, (6.12)

где S_adm − предельно допустимая величина совместной деформации основания и здания или сооружения; приведена в Таблице 16.

Таблица 16

Предельные деформации основания

Сооружения	Предельные деформации основания
относительная разность осадок (Ds/L)u	крен iu	средняя (в скобках максимальная smax,u) осадка, см
1. Производственные и гражданские одноэтажные и многоэтажные здания с полным каркасом:
железобетонным	0,002	-	(8)
стальным	0,004	-	(12)
2. Здания и сооружения, в конструкциях которых не возникают усилия от неравномерных осадок	0,006	-	(15)
3. Многоэтажные бескаркасные здания с несущими стенами из:
крупных панелей	0,0016	0,005
крупных блоков или кирпичной кладки без армирования	0,0020	0,005
то же, с армированием, в том числе с устройством железобетонных поясов	0,0024	0,005
4. Сооружение элеваторов их железобетонных конструкций:
рабочее здание и силосный корпус монолитной конструкции на одной фундаментной плите	-	0,003
то же, сборной конструкции	-	0,003
отдельно стоящий силосный корпус монолитной конструкции	-	0,004
то же, сборной конструкции	-	0,004
отдельно стоящее рабочее здание	-	0,004
5. Дымовые трубы высотой Н, м:
Н £ 100	-	0,005
100 < Н £ 200	-	1/(2H)
200 < Н £ 300	-	1/(2H)
Н > 300	-	1/(2H)
6. Жесткие сооружения высотой до 100 м, кроме указанных в поз. 4 и 5	-	0,004
7. Антенные сооружения связи:
стволы мачт заземленные	-	0,002
то же, электрически изолированные	-	0,001
башни радио	0,002	-	-
башни коротковолновых радиостанций	0,0025	-	-
башни (отдельные блоки)	0,001	-	-
8. Опоры воздушных линий электропередачи:
промежуточные прямые	0,003	0,003	-
анкерные и анкерно-угловые, промежуточные угловые, концевые, порталы открытых распределительных устройств	0,0025	0,0025	-
специальные переходные	0,002	0,002	-

Примечания: 1. Предельные значения относительного прогиба (выгиба) зданий, указанных в поз. 3 настоящего приложения, принимаются равными 0,5 (Ds/L)_u.

2. При определении относительной разности осадок (Ds/L) в поз. 8 настоящего приложения за L принимается расстояние между осями блоков фундаментов в направлении горизонтальных нагрузок, а в опорах с оттяжками - расстояние между осями сжатого фундамента и анкера.

3. Если основание сложено горизонтальными (с уклоном не более 0,1), выдержанными по толщине слоями грунтов, предельные значения максимальных и средних осадок допускается увеличивать на 20 %.

4. Предельные значения подъема основания, сложенного набухающими грунтами, допускается принимать: максимальный и средний подъем в размере 25 % и относительную неравномерность осадок (относительный выгиб) здания в размере 50 % соответствующих предельных значений деформаций, приведенных в настоящем приложении.

5. Для сооружений, причисленных в поз. 1-3 настоящего приложения, с фундаментами в виде сплошных плит предельные значения средних осадок допускается увеличивать в 1,5 раза.

6. На основе обобщения опыта проектирования, строительства и эксплуатации отдельных видов сооружений допускается принимать предельные значения деформаций основания, отличающиеся от указанных в настоящем приложении.