Расчет осадки фундамента

nz=

z=nzb,м

, кПа

, м

, кПа

, кПа

Осадки запроектированного основания должны удовлетворять условию [3]:

, (16)

где S – совместная деформация основания и сооружения, определяемая по формуле (11); S_u – предельное значение совместной деформации основания и сооружения (прил. 5, табл. П.5.2).

Относительная разность осадок основания должна быть не более предельной деформации (прил. 5, табл. П.5.2) для случая а:

, (17)

где – разность осадок основания по оси скважин С-1 и С-2, м; L – расстояние между осями фундаментов, м.

В случае если условия (16, 17) не выполняются, то необходимо увеличить площадь фундамента, либо уменьшить вертикальную нагрузку на уровне подошвы фундамента N, либо увеличить глубину заложения фундамента d, или заменить основание под фундаментом.

5. Определение осадки основания во времени

Конечные осадки фундаментов и их разности не всегда дают полное представление о влиянии деформаций основания на сохранность сооружения в процессе постройки и эксплуатации. Для того чтобы это влияние учесть полностью, нужно знать осадки фундаментов во времени.

Необходимость определения осадок фундаментов во времени может быть пояснена следующим простым примером. Предположим, что два соседних фундамента, впоследствии перекрываемые балкой, имеют одинаковые размеры и возводятся на грунтах, имеющих равные модули деформации. Но в основании первого фундамента залегают песчаные грунты, а в основании второго – глинистые. Конечные осадки и первого и второго фундаментов в таких условиях будут одинаковы, а разность конечных осадок будет равна нулю. Но осадка фундамента на глинистых грунтах будет протекать значительно медленнее, чем осадка фундамента на песчаных грунтах. В какой-то момент времени разность осадок фундаментов будет наибольшей. Если эта разность превысит допустимую величину, то нормальная эксплуатация данного сооружения будет нарушена, хотя разность конечных осадок и равна нулю.

Неодинаковая скорость осадок фундаментов может быть обусловлена не только неоднородностью грунтовых условий, но также различием размеров и формы фундаментов.

Если в пределах сжимаемой толщи залегают несколько слоёв грунта, исключая песчаные грунты, с различной сжимаемостью и водопроницаемостью, то кривая осадки фундамента во времени может быть приближённо найдена, по предложению Н.А. Цытовича, исходя из осреднённых значений модуля деформации и коэффициента фильтрации в пределах сжатия грунтов. Среднее значение модуля сжатия можно получить, приравнивая осадку многослойной толщи со средним модулем деформации:

. (18)

где - площадь криволинейной эпюры уплотняющих давлений от инженерного сооружения в пределах сжимаемой толщи (за исключением сжимаемой толщи песка);- конечная осадка основания, за исключением осадки песчаных слоёв (раздел 4).

Средний коэффициент фильтрации в пределах определяется по формуле:

, (19)

где и- толщина и коэффициент фильтрации отдельного ИГЭ глинистого грунта в пределах сжимаемой толщи (за исключением песчаных слоёв).

Коэффициент консолидации вычисляется по формуле:

(20)

Дальнейший расчёт ведётся, как для однородного слоя грунта.

Осадка основания в момент времени от начала приложения нагрузки определяется выражением

, (21)

где - конечная осадка фундамента, полученная в 4 разделе, за исключением осадки песчаных слоёв;- коэффициент степени (времени) консолидации, который изменяется от 0 до 1 (при времени консолидации, равном 0,=0, при времени консолидации, соответствующем полной осадке=1).

коэффициент степени (времени) консолидации является функцией показателя фактора времени консолидации грунта , который определяется по формуле

(22)

где и- показатели фактора времени консолидации грунта, соответствующие прямоугольной и треугольной эпюрам уплотняющих давлений (табл. 7);- интерполяционный коэффициент, значения которого приведены в табл. 8, в зависимости от отношения крайних ординат трапецеидальной эпюры(раздел 4).

Осадка несвязных грунтов, входящих в , произойдёт сразу же после приложения нагрузки, поэтому время разной степениконсолидации определяем для глинистых слоёв, входящих в мощность сжимаемой толщи, по формуле:

. (23)

Таблица 7