2.3. Определение совместных деформаций фундаментов (осадок)

Последовательно определим абсолютные осадки s фундаментов и относительную неравномерность осадок S. Необходимо выполнение следующих условий:

;

;

Для рассматриваемого сооружения допустимая величина осадки [S]_u=25см и относительная неравномерность осадки [S/L]_u=0,004.

• Расчёт осадок проводится на основное сочетание нормативных нагрузок.

• В качестве расчётной схемы принимаем линейно деформируемое полупространство. Метод расчёта осадки – метод послойного суммирования.

1. Определение начального бытового напряжения от собственного веса грунта.

, где (10)

d – заглубление фундамента;

 - удельный вес грунта;

_i - удельный вес i-го слоя грунта;

h_i - толщина i-го слоя грунта;

;

;

Для второго слоя вес взвешенного грунта равен:

_взв=_d – (1-n)∙_в – плотность взвешенных частиц грунта;

_d=/(1+W) – плотность скелета грунта;

_d=1,78/(1+0,15)=1,55(т/м³);

n=1-_d/_s – пористость;

n=1-1,55/2,67=0,42;

_взв=1,55-(1-0,42)∙1=0,97(т/м³);

_{2 взв}=0,97тс/м³;

;

Для третьего слоя вес взвешенного грунта равен:

_взв=_d – (1-n)∙_в – плотность взвешенных частиц грунта;

_d=/(1+W) – плотность скелета грунта;

_d=1,99/(1+0,11)=1,79(т/м³);

n=1-_d/_s – пористость;

n=1-1,79/2,74=0,35;

_взв=1,79-(1-0,35)∙1=1,14(т/м³);

_{3 взв}=1,14тс/м³;

;

Для четвертого слоя вес взвешенного грунта равен:

_взв=_d – (1-n)∙_в – плотность взвешенных частиц грунта;

_d=/(1+W) – плотность скелета грунта;

_d=1,91/(1+0,21)=1,58(т/м³);

n=1-_d/_s – пористость;

n=1-1,58/2,71=0,42;

_взв=1,58-(1-0,42)∙1=1,00(т/м³);

_{4 взв}=1,00тс/м³;

;

Бытовое напряжение изображено на рис.4.

2. Определение напряжения от внешней нагрузки _zp :

, где (11)

 - коэффициент, учитывающий распределение напряжения по глубине, принимаемый по табл. 1 приложения [1] в зависимости от формы подошвы фундамента, соотношения сторон прямоугольного фундамента и относительной глубины, равной:

;

р – среднее давление по подошве фундамента;

;

Задаем глубину z.

Первый слой под подошвой первого фундамента – слой №1 толщиной 1,91м;

;

Находим ;

.

Расчёты для первого фундамента сведем в таблицу 4.

По полученным данным строим эпюры напряжений в толще грунта. Эпюры представлены на рис. 4.

Таблица 4. Определение напряжений от внешней нагрузки в зависимости от глубины
z, м	0	0,96	4,75	11,23
	0	0,55	2,71	6,42
	1	0,941	0,433	0,195
zp, тс/м^2	17,8	16,7	7,7	3,5

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

, где (12)

 - безразмерный коэффициент, равный 0,8;

_zp,i - среднее значение дополнительного вертикального нормального напряжения в i-м слое грунта на вертикали, проходящей через центр подошвы фундамента;

h_i – толщина i-го слоя грунта;

E_i –модуль деформации i-го слоя грунта;

n - число слоев, на которые разбита сжимаемая толща основания.

Удельный вес грунтов, залегающих ниже уровня подземных вод, принимается с учетом взвешивающего действия воды.

Толщина сжимаемой зоны H_а определяется из условия, что на этой глубине выполняется равенство .

Определяем глубину сжимаемой толщи Н_а=8,76 м.

Разобьём глубину сжимаемой толщи на 7 частей.

Расчеты осадки сведем в таблицу 5:

Таблица 5. Опрделение осадки
№	ziср, м	zi ,м.	zpi, т/м^2		S, м
1	0,48	0,954	17,33		0,0108
2	1,43	0,954	15,98		0,0100
3	2,62	1,42	13,29		0,0106
4	4,04	1,42	9,46		0,0075
5	5,46	1,42	6,24		0,0050
6	6,88	1,42	4,10		0,0033
7	8,17	1,173	2,85		0,0013
ΣS				0,0484

;

4,84см<25см.

Осадка не превышает допустимое значение.

Аналогично считается осадка для второго фундамента. Расчёты для второго фундамента сведем в таблицу 6 и 7. Эпюры представлены на рис.5.

1. Определение начального бытового напряжения от собственного веса грунта.

;

;

;

;

;

Бытовое напряжение изображено на рис.5.

2. Определение напряжения от внешней нагрузки _zp :

;

;

;

Задаем глубину z.

Первый слой под подошвой первого фундамента – слой №1 толщиной 1,19м;

;

Находим ;

.

Расчёты для первого фундамента сведем в таблицу 6.

По полученным данным строим эпюры напряжений в толще грунта. Эпюры представлены на рис. 5

Таблица 6. Определение напряжений от внешней нагрузки в зависимости от глубины
z, м	0	0,6	3,85	10,87
	0	0,34	2,20	6,21
	1	0,980	0,514	0,202
zp, тс/м^2	16,1	15,8	8,3	3,3

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

, где

 - безразмерный коэффициент, равный 0,8;

_zp,i - среднее значение дополнительного вертикального нормального напряжения в i-м слое грунта на вертикали, проходящей через центр подошвы фундамента;

h_i – толщина i-го слоя грунта;

E_i –модуль деформации i-го слоя грунта;

n - число слоев, на которые разбита сжимаемая толща основания.

Удельный вес грунтов, залегающих ниже уровня подземных вод, принимается с учетом взвешивающего действия воды.

Толщина сжимаемой зоны H_а определяется из условия, что на этой глубине выполняется равенство .

Определяем глубину сжимаемой толщи Н_а=11,97 м.

Разобьем глубину сжимаемой толщи на 9 частей.

Расчеты осадки сведем в таблицу 6:

Таблица 6. Определение осадки
№	ziср, м	zi ,м.	zpi, т/м^2		S, м
1	0,60	1,200	16,02		0,0126
2	1,84	1,330	13,73		0,0102
3	3,17	1,330	10,10		0,0075
4	4,50	1,330	6,92		0,0052
5	5,83	1,330	4,98		0,0037
6	7,19	1,360	3,91		0,0021
7	8,55	1,360	3,43		0,0018
8	9,91	1,360	3,28		0,0018
9	11,27	1,360	3,24		0,0017
ΣS				0,0466

;

4,66см<25см.

Осадка не превышает допустимое значение.

Проверим выполнение условия по относительной неравномерности осадки:

S/L<[S/L]_u;

;

Условие выполняется.