4.2 Расчет оснований по деформациям

Задача расчета по деформациям состоит в том, чтобы не допустить такие деформации основания, при которых нарушается нормальная эксплуатация надземных конструкций. Основное условие расчета определяется выражением:

S£S_u (26)

где: S – совместная деформация основания и сооружения, определяемая расчетом;

S_u – предельное допустимое значение деформации основания, определяемое по таблице 19[1].

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

(27)

где b=0,8 – безразмерный коэффициент;

s_{zp, i} – среднее напряжение в i-ом слое;

h_i – толщина i-го слоя;

E_i – модуль деформации i-го слоя грунта.

Нижняя граница сжимаемой толщи основания принимается на глубине Z=H_c от подошвы фундамента, где выполняется условие

s_zp=0,2s_zq (28)

Вертикальные природные напряжения s_zq на некоторой глубине Z от поверхности грунта определяют по формуле

(29)

где g_i – удельный вес грунта i-го слоя;

h_i – толщина i-го грунта;

n – число слоев грунта в пределах глубины Z.Удельный вес грунтов залегающих ниже уровня подземных вод, но выше водоупора, должен приниматься с учетом взвешивающего действия воды, т.е.

(30)

где g_si, e_i – соответственно удельный вес частиц грунта и коэффициент пористости i-го слоя грунта;

g_w=10 кН/м³ – удельный вес воды.

Дополнительные вертикальные напряжения от внешней нагрузки определяют по формуле

s_zp=a×P₀ (31)

где Р₀=Р_ср-s_zg,0 – дополнительное вертикальное давление на основание;

Р_ср – среднее давление под подошвой фундамента;

s_zg,0 – вертикальное напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента;

a - коэффициент, учитывающий уменьшение дополнительных напряжений по глубине. Значения a приведены в таблице 20[1].

4.2.1 Определение осадки свайного фундамента

Величина осадки фундамента не должна превышать предельно допус­тимой осадки сооружения, определяемой по [7] или таблице А.5.

Грунтовые условия строительной площадки и физико-механических ха­рактеристик грунтов даны на рисунке 3.6.

Размеры условного свайного фундамента в плане: b_услхa_усл =1,4x2.3 м, среднее давление под подошвой условного свайного фундамента -Р_ср = 627,61кПа.

Находим напряжение от собственного веса грунта в уровне подошвы ростверка:

кПа

Найдем значение напряжения от собственного веса грунта на границе первого и второго слоев :

кПа

Найдем значение напряжения от собственного веса грунта на границе второго и третьего слоев :

кПа

Найдем значение напряжения от собственного веса грунта по подошве второго слоя на границе водоупора :

кПа

Найдем значение напряжения от собственного веса грунта на границе третьего и четвертого слоев

кПа

Найдем значение напряжения от собственного веса грунта по подошве условного фундамента:

кПа

Найдем значение напряжения от собственного веса грунта по подошве четвертого слоя :

кПа

Значения напряжений вспомогательной эпюры в этих же точках найдем, перемножив значения напряжений от собственного веса грунта на 0.2.

Толщу грунта мощностью от 5,6 до 4 м ниже подошвы фундамента раз­биваем на слои

h₁ < 0,4 • Ь :

h, < 0,4 -1,4 = 0,56м.

Полученные значения ординат напряжений отложим на геологическом разрезе (см. графическую часть) и построим эпюры от собственного веса грунта и вспомогательную.

Для построения эпюры дополнительных вертикальных напряжений воспользуемся данными таблицы 20[1] и формулой (29). Вычисления произведем в табличной форме, воспользовавшись последним столбцом табл. 20 и имея ввиду, что расчет выполняется для прямоугольного фундамента, у которого η=l/b=1.

Нижнюю границу сжимаемой толщи находим по точке пересечения вспомогательной эпюры и эпюры дополнительных вертикальных напряжений. Эта точка соответствует мощности сжимаемой толщи Нс= м.

Осадку вычисляем с помощью послойного суммирования. Суммарная осадка не должна превышать предельно допустимых деформаций основания, которые составляют для данного вида сооружения 10 см.

Кроме того, глубина сжимаемой толщи не должна превышать значения, равного 4b=4х1,4=5,6м. как видно это условие выполняется:

Нс= м<4b=5,6м.

Чтобы избежать интерполяции, назначим 0,8. Расчет будем вести в табличной форме (таблица 5).

Таблица 5 – К расчету осадки свайного фундамента под стакан

Наименование грунта	Ei, МПа	Толщина пласта в м	γi или γsbi, кН/м^3	σzq, кПа	0,2σzq, кПа	hi, м	Zi, м	ς=2Z/b	α	σzp, кПа	Si, м
Суглинок тугопластичный	11,6	1	5,22	208,03	41,61	0	0	0	1	419,58	-
				218,78	43,76	0,56	0,56	0,8	0,8	327,06	0,014
				229,53	45,91	0,56	1,12	1,6	0,449	178,73	0,0097
				240,28	48,06	0,56	1,68	2,4	0,213	82,5	0,005
				251,03	50,21	0,56	2,24	3,2	0,13	48,96	0,003
				254,11	50,8	0,16	2,4	4,0	0,087	32,49	0,0005

∑0,0322