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£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].
4.2.1Определение осадки ленточного фундамента
Определить осадку ленточного фундамента шириной 3,4 м, среднее давление по подошве фундамента Рср=526,19 кПа, глубина заложения от планировочной отметки DL=201,6 – 2,7м. 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 4×b=4×3,4 м=13,6 м ниже подошвы фундамента согласно формуле (16).
Таблица 5 - К расчету осадки фундамента
|
|
gi(sb) |
hi |
sZqi |
0.2×sZqi |
|
1. На уровне грунтовых вод |
15,6 |
0,6 |
9,36 |
1,87 |
|
2. На подошве песков пылеватых |
5,54 |
0,5 |
12,13 |
2,43 |
|
3. На подошве фундамента |
9,33 |
1,6 |
27,06 |
5,41 |
|
4. На подошве суглинка текучепласт. |
9,33 |
2,7 |
52,25 |
10,42 |
|
5. На подошве песков средн. крупн. |
9,88 |
4,4 |
95,72 |
19,14 |
|
6. На подошве супеси пластичной |
11,03 |
4,1 |
140,94 |
28,19 |
Эпюры sZqi и 0,2sZqi показаны в графической части.
Дополнительное давление на основание под подошвой фундамента:
P0=Pср-sZq0=143,77-27,06=116,71 кПа.
Толщу грунта мощностью 4b=13,6 м ниже подошвы фундамента разбиваем на слои hi£0,4b£0,4×3,4=1,36м.
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 6 - К расчету осадки фундамента
|
Вид грунта |
Е, 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 |
|
Суглинок текучепластический |
17 |
2,7 |
9,33 |
27,06 |
5,41 |
0 |
0 |
0 |
1 |
116,71 |
0 |
|
17 |
9,33 |
41,27 |
8,25 |
1,36 |
1,36 |
0,8 |
0,881 |
102,82 |
0,00703 | ||
|
17 |
9,33 |
51,48 |
10,30 |
1,36 |
2,72 |
1,6 |
0,642 |
74,93 |
0,00569 | ||
|
17 |
9,33 |
52,25 |
10,45 |
0,102 |
2,822 |
1,66 |
0,629 |
73,41 |
0,00036 | ||
|
Пески средней крупности |
25 |
4,4 |
9,88 |
64,63 |
12,93 |
1,258 |
4,08 |
2,4 |
0,477 |
55,67 |
0,00260 |
|
25 |
9,88 |
78,01 |
15,60 |
1,36 |
5,44 |
3,2 |
0,374 |
43,65 |
0,00216 | ||
|
25 |
9,88 |
91,39 |
18,28 |
1,36 |
6,8 |
4 |
0,306 |
35,71 |
0,00173 | ||
|
25 |
9,88 |
95,72 |
19,14 |
0,44 |
7,24 |
4,26 |
0,29 |
33,85 |
0,00049 | ||
|
Супесь пластичная |
25 |
4,1 |
11,03 |
105,79 |
21,16 |
0,92 |
8,16 |
4,8 |
0,258 |
30,11 |
0,00094 |
|
25 |
11,03 |
120,69 |
24,14 |
1,36 |
9,52 |
5,6 |
0,223 |
26,03 |
0,00122 | ||
|
25 |
11,03 |
135,58 |
27,12 |
1,36 |
10,88 |
6,4 |
0,196 |
22,88 |
0,00106 | ||
|
25 |
11,03 |
140,94 |
28,19 |
0,49 |
11,37 |
6,69 |
0,189 |
22,06 |
0,00035 | ||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
0,02362 |
<Su=8см.
Следовательно, основное условие расчета по 2-ой группе предельных состояний удовлетворяется.