3.4. Расчет осадки

Расчет основанияпо деформациям методом послойного суммирования производится с целью ограничения абсолютных или относительных перемещений фундаментов и надфундаментных конструкций предельными значениями, гарантирующими надежную эксплуатацию сооружений. Расчетная схема приведена на рис. 3.3.

Осадку основания определяют по следующей формуле:

, (3.8)

Так как в курсовой работе глубина котлована менее 5,0 м,то расчет осадки ведут по формуле (3.8), но без второй составляющей:

(3.9)

где: – безразмерный коэффициент, который равен 0,8;

_{zp, i}– среднее значение вертикального нормального напряжения от внешней нагрузки вi-том слое грунта на вертикали, которая проходит через центр подошвы фундамента, кПа;

h_i– толщинаi-го слоя грунта, которую принимают не больше 0,4 ширины фундамента, см;

n – количество слоев, на которые разделена толща сжимаемого основания;

_{z, i}– среднее значение вертикального напряжения от собственного веса грунта, вынутого из котлована, вi-том слое грунта на вертикали, проходящей через центр подошвы, на глубинеzот подошвы фундамента, кПа;

E_i – модуль деформацииi-го слоя грунта при первичной загрузке фундамента, кПа;

E_{e, i} – модуль деформацииi-го слоя грунта при вторичной загрузке фундамента, кПа;

Расчетом по деформациям должно удовлетворяться условие:

s  s_u , (3.10)

где: s – расчетная деформация, см;

s_u– предельно допустимая деформация при совместной работе основания и сооружения, см ( в курсовой работе для столбчатого фундамента принимаютs_u=10см).

Последовательность расчета:

Составляют расчетную схему (рис. 3.1), на которой приводят:

а) геологический разрез с необходимыми для расчета параметрами основания в масштабе М 1:50;

б) поперечное сечение фундамента b с принятой глубиной заложения его подошвыd_n.

Вдоль центральной оси z строят три эпюры:

- _zg- слева - эпюра вертикальных напряжений от собственного веса грунта к началу строительства от отметки естественного рельефа;

- _zγ - слева -эпюра вертикальных напряжений от веса грунта, вынутого из котлована;

- _zp - справа - эпюра вертикальных напряжений отвнешнейнагрузки.

Для построения графика (эпюры) грунтовую толщу ниже подошвы фундамента делят на слои равной толщины мощностью:

h_i = 0,4b(3.11)

где: b – ширина фундамента.

График напряженийот собственного веса грунта к началу строительства_zgстроят от отметки естественного рельефа, его ординаты определяют на отметках подошвы каждого слоя_zg,iи подошвы фундамента _zg,o.

Напряжение от собственного веса грунта на отметке подошвы фундамента:

_zg,о =  ·d_n (3.12)

где: – удельный вес грунта, расположенного выше подошвы фундамента, кН/м³;

d_n–глубина заложения фундамента от поверхности естественного рельефа, м.

Вертикальное напряжение от собственного веса грунта на глубине z от

подошвы фундамента определяют по формуле:

_{zg, i} = _zg,о + ∑_і ·h_і(3.13)

Где: _іиh_і– удельный вес и толщинаі-гослоя грунта.

В курсовой работе за h_і принимается толщина элементарного слоя (см. формулу 3.11).

График напряженийот веса грунта, вынутого из котлована, образованный от естественного рельефа на глубинеz(_zγ),строят от подошвы фундамента. Его ординаты определяют на отметках подошвы каждого слоя_{zγ, i}по формуле:

_zγ = _к ·_{zg, o}(3.14)

где: _к – коэффициент, который принимают в зависимости от относительной глубины к ширине котлована, которая равняется= 2z/В_к ( табл.10 Приложения 1);

Примечание: Так как в работе расчет выполняется для единичного столбчатого монолитного фундамента, принимают размеры котлована приблизительно равными размерам подошвы фундамента, следовательно, значение будет равно значениюдля фундамента.

_{zg, o} – вертикальное напряжение от собственного веса грунта на отметке дна котлована, на уровне подошвы фундамента,кПа.

Границы слоев нумеруют. Напряжение на отметке кровли каждого элементарного слоя определяют по формуле:

_zp =   р(3,15)

где: – коэффициент затуханиянапряженийпо глубине. Определяют по табл. 10 Приложения 1 в зависимости оти,= 2z/bи=ℓ/b(ℓиb– ширина и длина подошвы фундамента, м);

р– среднее давление под подошвой фундамента,кПа;

Средние значения нормальных напряжений в i-м слое грунта определяют следующим образом:

; ; и т. д. Результаты расчетов напряжений и осадок сводят в таблицу 3.1.

Таблица 3.1

№

zi , м





zp , кПа

zg , кПа

z , кПа

кПа

кПа

–кПа

hi , см

Ei , кПа

si , см

1

0,0

0,0

1,000

P

zg,0

zg,0

hi

Е

s1

2

z1

0,8

1

zp,1

zg,1

z,1

hi

s2

3

z2

1,6

2

zp,2

zg,2

z,2

hi

s3

4

z3

2,4

3

zp,3

zg,3

z,3

Σsi < su

По полученным значениям строят эпюру вертикальных напряжений от дополнительного давления _{zp, i} (рис. 3.3).

Рис. 3.3. Расчетная схема для определения осадок фундамента

методом послойного суммирования:

d_п – глубина заложения фундамента от уровня поверхности естественного рельефа; Н_с – глубина сжимаемой толщи

Осадка фундамента происходит в результате уплотнения грунта в пределах зоны сжатия, нижняя граница сжимаемой толщи основания располагается на глубине z = Н_с , где выполняется условие:

_zp  0,2_zg,, если модуль деформации слояE ≥ 5 МПа,

_zp  0,1_zg, если модуль деформации слояE <5 МПа.

Проверяется выполнение условия 3.10.