6. Проверка давления на подстилающий слой слабого грунта.

Проверка давления фундамента на слабый подстилающий слой грунта проводится при наличии в пределах сжимаемой толщи основания на глубине z от подошвы фундамента слоя грунта меньшей прочности, чем прочность грунта вышележащих слоев. При этом должно выполняться условие:

,

где: σ_zp и σ_zg – вертикальные напряжения в грунте на глубине z от подошвы фундамента (соответственно дополнительное от нагрузки на фундамент и от собственного веса грунта); R_z – расчетное сопротивление грунта на глубине z.

Величина R_z определяется по формуле:

,

как для условного фундамента шириной b_z и глубиной заложения, равной d_z. Значение d_z принимается равным расстоянию от поверхности земли до кровли слоя грунта меньшей прочности. Коэффициенты γ_с1, γ_с2, k, M_γ, M_q, M_c определяются применительно к слою слабого грунта.

Значение b_z определяется по формуле:

,

где: А_z – площадь подошвы условного фундамента, равная N_0II/σ_zp; а = (l – b)/2 (l и b – длина и ширина подошвы проектируемого фундамента).

Для ленточных фундаментов b_z определяется по формуле:

.

7. Расчет деформаций оснований по методу послойного суммирования, эквивалентного слоя (м-д Цытовича) и линейно-деформируемого слоя.

Осадка основания с использованием расчетной схемы в виде линейно-деформируемого полупространства определяется методом послойного суммирования по формуле:

,

где: β – безразмерный коэффициент, равный 0,8; σ_zp,i – среднее значение дополнительного вертикального напряжения в i-м слое грунта, равное полусумме указанных напряжений на верхней z_i-1 и нижней z_i границах слоя по вертикали, проходящей через центр подошвы фундамента; h_i и E_i – соответственно толщина и модуль деформации i-го слоя грунта; n – число слоев, на которые разбита сжимаемая толща основания.

Схема распределения вертикальных напряжений

В линейно-деформируемом полупространстве:

DL – отметка планировки; FL – отметка подошвы фундамента; WL – уровень подземных вод; В.С. – нижняя граница сжимаемой толщи; d – глубина заложения фундамента, b – ширина фундамента; p – среднее давление под подошвой фундамента; p₀ – дополнительное давление на основание; σ_zg и σ_zg,0 – вертикальное напряжение от собственного веса грунта на глубине z от подошвы фундамента и на уровне подошвы; σ_zp и σ_zp,0 – дополнительное вертикальное напряжение от внешней нагрузки на глубине z от подошвы фундамента и на уровне подошвы; Н_с – глубина сжимаемой толщи

Дополнительные вертикальные напряжения на глубине z от подошвы фундамента: σ_zp – по вертикали, проходящей через центр подошвы фундамента, и σ_zp,С – по вертикали, проходящей через угловую точку прямоугольного фундамента, определяются по формулам:

; ,

где: α – коэффициент, принимаемый в зависимости от формы площади фундамента, соотношения сторон прямоугольного фундамента и относительной глубины, равной: ξ = 2·z/b – при определении σ_zp и ξ = z/b – при определении σ_zp,С; р₀ = р – σ_zg,0 – дополнительное вертикальное давление на основание (для фундаментом шириной b ≥ 10 м принимается р₀ = р); р – среднее давление под подошвой фундамента; σ_zg,0 – вертикальное напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента.

Дополнительные вертикальные напряжения на глубине z от подошвы фундамента в произвольно расположенной точке определяется методом угловых точек.

Нижняя граница сжимаемой толщи принимается на глубине Н_с, где выполняется условие σ_zp = 0,2·σ_zg (где σ_zp – дополнительное вертикальное напряжение на глубине Н_с, σ_zg – вертикальное напряжение от собственного веса грунта на глубине Н_с). Если найденная Н_с находится в слое грунта с модулем деформации Е < 50 кг/см², нижняя граница сжимаемой толщи определяется по условию σ_zp = 0,1·σ_zg.

Данную операцию удобно проводить графически, для чего эпюру σ_zg, уменьшенную в 5 или 10 раз совмещают с эпюрой σ_zp. Точка пересечения эпюр определяет положение нижней границы сжимаемой толщи.

Сжимаемую толщу основания разбивают на n слоев при условии, что грунт в пределах слоя должен быть однородным. Толщину слоя принимают не более 0,4·b, а для фундаментов с b > 4 м – не более 0,2·b.

Дополнительные вертикальные напряжения σ_zp,nf на глубине z по вертикали, проходящей через центр рассчитываемого фундамента, с учетом влияния соседних фундаментов или нагрузок на прилегающие площади определяются по формуле:

,

где: k – число влияющих фундаментов; σ_zp,ai – дополнительные вертикальные напряжения от влияющих фундаментов, определяется методом угловых точек.

Следует учитывать влияние всех соседних фундаментов, находящихся в пределах расстояния R = 1,2·Н_с от вертикали, проходящей через центр подошвы фундамента.

Осадка основания с использованием расчетной схемы в виде линейно-деформируемого слоя определяется в случаях:

• в пределах сжимаемой толщи основания Н_с, определенной как для линейно-деформируемого полупространства залегает слой грунта с модулем деформации Е₁ ≥ 1000 кг/см² и толщиной h₁, удовлетворяющей условию:

,

где Е₂ – модуль деформации грунта, подстилающего слой грунта с модулем деформации Е₁. Для данного случая толщина линейно-деформируемого слоя Н принимается до кровли малосжимаемого грунта.

• ширина (диаметр) фундамента b ≥ 10 м и модуль деформации грунтов основания Е ≥ 100 кг/см².

Схему линейно-деформируемого слоя допускается применять и для фундаментов шириной b ≥ 10 м, при наличии в пределах сжимаемой толщи Н слоев грунта с модулем деформации Е < 100 кг/см², если их суммарная толщина не превышает 0,2·Н.

Средняя осадка основания жесткого фундамента с использованием расчетной схемы расчетной схемы в виде линейно-деформируемого слоя (рис. 7) определяется по формуле:

,

где: р – среднее давление под подошвой фундамента (для фундаментом шириной b < 10 м принимается р = р₀); b – ширина прямоугольного или диаметр круглого фундамента; k_c и k_m – коэффициенты; n – число слоев, различающихся по сжимаемости в пределах расчетной толщины слоя H; E_i – модуль деформации ; k_i и k_i-1 – коэффициенты, определяемые в зависимости от формы фундамента, соотношения сторон прямоугольного фундамента и относительной глубины, на которой расположены подошва и кровля i-го слоя соответственно:

, .

Схема к расчету осадок с использованием расчетной схемы