3.3 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£Su (13)
где: S – совместная деформация основания и сооружения, определяемая расчетом;
Su – 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
,
(14)
где b=0,8 – безразмерный коэффициент;
szp, i – среднее напряжение в i-ом слое;
hi – толщина i-го слоя;
Ei – модуль деформации i-го слоя грунта.
Нижняя граница сжимаемой толщи основания принимается на глубине Z=Hc от подошвы фундамента, где выполняется условие
szp=0,2szq (15)
Вертикальные природные напряжения szq на некоторой глубине Z от поверхности грунта определяют по формуле
,
(16)
где gi – удельный вес грунта i-го слоя;
hi – 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.
(17)
где gsi, ei – соответственно удельный вес частиц грунта и коэффициент пористости i-го слоя грунта;
gw=10 кН/м3 – удельный вес воды.
Дополнительные вертикальные напряжения от внешней нагрузки определяют по формуле
szp=a×P0 (18)
где Р0=Рср-szg,0 – дополнительное вертикальное давление на основание;
Рср – среднее давление под подошвой фундамента;
szg,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].
3.3.1Определение осадки ленточного фундамента
Определить осадку ленточного фундамента шириной 1,0 м, среднее давление по подошве фундамента Рср=287,04 кПа, глубина заложения от планировочной отметки DL=293,0 – 3,2м. Инженерно-геологические условия в соответствии с инженерно–геологическим разрезом (смотри графическую часть), физико-механические характеристики грунта в соответствии с таблицей 3.
Строим эпюру распределения вертикальных напряжений от собственного веса в пределах глубины 6×b=6×1,0 м=6,0 м ниже подошвы фундамента согласно формуле (16).
На подошве фундамента:
sZq0=g1×h1=14,7*3,2=47,04 кПа;
0,2×sZq0=0,2×47,04=9,41 кПа.
На подошве глины твердой уплотненной :
sZq1=g2×h2+ sZq0 =20,29*4,6+47,04=140,37 кПа;
0,2×sZq1=0,2×140,37=28,07 кПа.
На уровне грунтовых вод:
sZq2=g3×h3 +sZq1 =19,3*1,2+140,37=163,53 кПа;
0,2×sZq2=0,2×163,53=32,17 кПа.
На подошве суглинка текучепластичного с учетом взвешивающего действия воды:
;
0,2×sZq3=0,2×180,32=36,06 кПа.
На подошве песка пылеватого с учетом взвешивающего действия воды:
;
0,2×sZq4=0,2×189,57=37,91 кПа.
На подошве песка средней крупности с учетом взвешивающего действия воды:
;
0,2×sZq5=0,2×210,19=42,04 кПа.
Эпюры sZqi и 0,2sZqi показаны в графической части.
Дополнительное давление на основание под подошвой фундамента:
P0=Pср-sZq0=287,04 – 47,04=240 кПа.
Толщу грунта мощностью 6b=6 м ниже подошвы фундамента разбиваем на слои hi£0,4b£0,4×1,0=0,4м.
Далее строим эпюру
распределения дополнительных (к боковому)
вертикальных напряжений в грунте по
формуле (16), где a
определяем в зависимости от
Вычисления сведем в таблицу 3. Осадку определим по формуле (12) в пределах сжимаемой толщи, т.е. до точки пересечения эпюр sZip=0,2sZq.
Таблица 5 - К расчету осадки фундамента
|
Наименование грунта |
Ei, МПа |
Толщина пласта грунта ,м |
γi или γsbi, кН/м3 |
σzq, кПа |
0,2σzq, кПа |
hi, м |
Zi, м |
ς=2Z/b, b=1м |
α |
σzp, кПа |
Si, м |
|
Уплотненный грунт |
26 |
4,6 |
20,29 |
47,04 |
9,41 |
0 |
0 |
0 |
1 |
240 |
0 |
|
55,16 |
11,03 |
0,4 |
0,4 |
0,8 |
0,881 |
211,44 |
0,0028 | ||||
|
63,28 |
12,65 |
0,4 |
0,8 |
1,6 |
0,642 |
154,08 |
0,0022 | ||||
|
71,40 |
14,28 |
0,4 |
1,2 |
2,4 |
0,477 |
114,48 |
0,0016 | ||||
|
79,52 |
15,9 |
0,4 |
1,6 |
3,2 |
0,374 |
89,76 |
0,0013 | ||||
|
87,64 |
17,52 |
0,4 |
2,0 |
4 |
0,306 |
73,44 |
0,0010 | ||||
|
95,76 |
19,15 |
0,4 |
2,4 |
4,8 |
0,258 |
61,92 |
0,0008 | ||||
|
103,88 |
20,77 |
0,4 |
2,8 |
5,6 |
0,223 |
53,52 |
0,0007 | ||||
|
112,00 |
22,4 |
0,4 |
3,2 |
6,4 |
0,196 |
47,04 |
0,0006 | ||||
|
120,12 |
24,02 |
0,4 |
3,6 |
7,2 |
0,175 |
42 |
0,0005 | ||||
|
128,24 |
25,65 |
0,4 |
4,0 |
8 |
0,158 |
37,92 |
0,0005 | ||||
|
136,35 |
27,27 |
0,4 |
4,4 |
8,8 |
0,143 |
34,32 |
0,0004 | ||||
|
140,37 |
28,07 |
0,2 |
4,6 |
9,2 |
0,137 |
32,88 |
0,0004 | ||||
|
Суглинок текучепластичный |
17 |
3,0 |
19,3 |
144,27 |
28,85 |
0,2 |
4,8 |
9,6 |
0,132 |
31,68 |
0,0002 |
|
151,99 |
30,40 |
0,4 |
5,2 |
10,4 |
0,122 |
29,28 |
0,0005 |
Суммируем осадку в пределах сжимаемой толщи Hl=5,6 м.
Si=0,0028+0,0022+0,0016+0,0013+0,0010+0,0008+0,0007+0,0006++0,0005+0,0005+0,0004+0,0004+0,0002+0,0005=0,0135м=1,35см.
<Su=8см.
Следовательно, основное условие расчета по 2-ой группе предельных состояний удовлетворяется.