Сжимаемая толща грунта под фундаментом
Обновлено: 27.04.2024
Режим предназначен для расчета основания по деформациям прямоугольных в плане столбчатых и ленточных фундаментов, а также жестких плит. Определяются величины средней осадки, просадки, проверяется соответствие давления в уровне подошвы фундамента и кровли всех слоев грунтов расчетному сопротивлению грунтов. Если давление в уровне подошвы фундамента превышает расчетное, осадка определяется за пределом линейной зависимости между напряжениями и деформациями в грунте согласно п. 2.226 Пособия по проектированию оснований зданий и сооружений (к СНиП 2.02.01-83), а также СП 50-101-2004.
При определении осадки расчетная схема основания выбирается в виде линейно-деформируемого полупространства или слоя конечной толщины. Просадочные грунты могут быть первого либо второго типа. Расчеты основания по деформациям выполняются с учетом давления от соседних фундаментов, полезных нагрузок на пол здания, наличия подвала, грунтовых вод и водоупоров. Предполагается, что подошвы рассматриваемого и соседних фундаментов расположены на одной отметке и бытовое давление у них на этой отметке одинаковое, но различны нагрузки и размеры подошв.
При расчете всегда используется рекомендуемое нормами среднее взвешенное значение удельных весов тела фундамента, грунта и пола, расположенных над подошвой фундамента, равное 2 T/м 3 .
В результате работы программы определяются величины деформаций и вырабатывается признак, указывающий, удовлетворяются ли условия расчета основания по деформациям.
Алгоритм выполнения расчета. Версия – СНиП 2.02.01-83*
Программа разработана на основании пп. 2.40; 2.41; 2.48 и Приложения 2 СНиП 2.02.01-83* и соответствующих пунктов Пособия по проектированию оснований зданий и сооружений (к СНиП 2.02.01-83). В программе автоматически выбирается расчетная схема основания — в виде линейно-деформируемого полупространства или слоя конечной толщины. Для этого первоначально выполняется расчет по схеме работы основания в виде линейно-деформируемого полупространства с определением величин деформаций и глубины сжимаемой толщи. Переход на схему слоя конечной толщины осуществляется в двух случаях:
- в пределах сжимаемой толщи встретится слой с Е > 10000 тс/м 2 , и его толщина будет удовлетворять условию 32(6) "Пособия по проектированию оснований зданий и сооружений";
- оба размера сторон подошвы превышают величину 10.0 м.
Определяется расчетная толщина линейно-деформируемого слоя (п.2.220 "Пособия . "), после чего в ее границах анализируются модули деформации. Переход на схему упругого слоя в этом случае осуществляется, если в пределах расчетной толщины этого слоя суммарная толщина слоев с модулем деформации Е < 1000 тс/м 2 не превышает 20%. Расчетная величина упругого слоя увеличивается на толщину слоя с модулем деформации Е < 1000 тс/м 2 , если этот слой расположен ниже уровня низа упругого слоя, и его толщина не превышает 5.0 м.
При большей толщине такого слоя расчет выполняется по схеме упругого полупространства. При определении деформации фундамента учитывается влияние соседних фундаментов. Дополнительные давления от соседних фундаментов определяются по методу угловых точек в соответствии с п.3 приложения 2 СНиП 2.02.01-83*. Предполагается, что подошвы рассматриваемого и влияющих фундаментов расположены на одной отметке, и бытовое давление у них на этой отметке одинаковое, но различны нагрузки и размеры подошв.
Аналогично соседним фундаментам определяются дополнительные давления от влияния полезных нагрузок на пол первого этажа здания, но учитывается их истинный уровень приложения. Давление от нагрузок с увеличением глубины затухает, а давление от насыпного слоя на любой глубине равно весу столба площадью 1 м 2 этого слоя, так как считается, что насыпной слой находится на значительной площади. Большое влияние на величину осадки может оказать наличие полезной нагрузки на пол здания, если она находится на значительной площади. Напряжение от собственного веса грунта (бытовое давление) на отметке подошвы фундамента определяется как при планировке срезкой (уровень планировки H нужно задать меньше уровня естественного рельефа Hz ) так и при планировке подсыпкой (уровень планировки H нужно задать больше уровня естественного рельефа Hz ).
Согласно СНиП 2.02.01-83* глубина сжимаемой толщи при расчете осадки определяется до уровня, в котором бытовое давление в пять раз превосходит дополнительное. Однако, если ниже этого уровня слой грунта имеет модуль деформации Е < 500 тс/м 2 , то этот слой включается в границу сжимаемой толщи. При большой толщине такого слоя граница сжимаемой толщи определяется до уровня, в котором бытовое давление в десять раз больше дополнительного.
Точность определения глубины сжимаемой толщи – до 1 мм, при этом нижний заданный слой считается большой толщины. На уровне кровли всех заданных слоев грунта, за исключением уровня подошвы фундамента, проверяется прочность грунтов в соответствии с п. 2.48 СНиП 2.02.01-83*. Просадка основания считается в пределах заданной просадочной толщи. При первом типе просадочности величина просадки определяется только от нагрузок на основание и для всех заданных слоев грунта; при втором типе — от нагрузок на основание и собственного веса грунта до уровня, в котором бытовое давление равно начальному просадочному давлению, при этом нижней границей служит заданный уровень.
При определении коэффициента просадочности используется величина начального просадочного давления слоев грунта. При втором типе просадочности коэффициент просадочности принимается равным 1.
Для определения расчетного сопротивления основания значения φII, сII и γII принимаются средневзвешенными для слоя грунта толщиной z ниже подошвы фундамента: z = b/2 при b
Алгоритм выполнения расчета. Версия – СП 50-101-2004
При разработке программы использованы п.5.5.7; 5.5.8; 5.5.10; 5.5.11; 5.5.25; 5.5.31; 5.5.32; 5.5.33; 5.5.35; 5.5.36; 5.5.37; 5.5.38; 5.5.39; 5.5.40; 5.5.41; 6.1.11; 6.1.13; 6.1.15; 6.1.17; 6.1.18.
В отличие от СНиП 2.02.01-83* расчетная схема основания в любом случае принята в виде линейно-деформируемого полупространства. Поэтому для фундаментов с размерами в плане b>10,0 м при определении давлений учитывается уменьшение давления за счет вычитания бытового давления так же, как для фундаментов с небольшими размерами подошвы. Принято, что размеры котлована могут быть достаточно большими.
Согласно п.5.5.41 нижняя граница сжимаемой толщи основания принимается до уровня, в котором бытовое давление в пять раз превосходит дополнительное при ширине фундамента меньше или равной 5 м (k = 0,2), в два раза — при ширине больше 20 м (k=0,5). В интервале ширины фундамента больше 5 и до 20 метров значение k определяют интерполяцией.
При этом глубина сжимаемой толщи принимается не меньше b/2 при b ≤ 10,0 м и (4+0,1b) при b>10,0 м.
Согласно п.5.5.11 для определения расчетного сопротивления основания значения φII, сII и γII принимаются средневзвешенными для слоя грунта толщиной z ниже подошвы фундамента: z= b/2 при b
Основное отличие расчета осадки по СП 22.13330 и ДБН В.2.1-10-2009 от описанных выше методик состоит в учете влияния порового давления.
Подготовка данных
Исходные данные для расчета задаются в многостраничном диалоговом окне Осадка фундамента , которое включает следующие страницы:
Общие данные — задаются характеристики рассматриваемого и соседних фундаментов и нормальная сила N (приложенная на обрезе фундамента) для рассматриваемого и соседних фундаментов. Введенная информация может быть проконтролирована кнопками Предварительный просмотр .
Нагрузки на пол — на этой странице назначаются нагрузки, которые описываются в виде прямоугольных областей. Для каждой области следует задать координаты привязки центра, размеры сторон прямоугольника и значение распределенной нагрузки.
Грунты — задаются расчетные характеристики грунтов ниже подошвы фундамента для расчета по деформациям, а также дополнительные характеристики по просадке, набор которых зависит от типа просадочности В частности, при первом типе просадочности количество суммарных (от внешних нагрузок и собственного веса грунта) давлений Р задается от двух до пяти, а при втором — от трех до пяти. Кроме того, при втором типе просадочности в качестве первого значения относительной просадочности грунта ( ɛ 1 ) должна обязательно задаваться величина относительной просадочности при бытовом давлении.
Отметим, что для водонасыщенных грунтов следует задать удельный вес частиц грунта, в противном случае — удельный вес грунта.
Согласно СП 22.13330 следует учитывать поровое давление грунтовых вод. Если слой грунта находится в водонасыщенном состоянии и удовлетворяет требованиям п. 5.6.40 СП 22.13330.2011, пользователь может взвести маркер в столбце "Учитывать поровое давление". При этом при расчете вертикального эффективного напряжения от собственного веса грунта будет учтено поровое давление на границе слоя. При расчетах по СП 22.13330.2016 поровое давление учитывается всегда.
Величина порового давления вычисляется на основании рекомендаций п. Б.1.2 СП 23.13330.2011.
При расчетах по СП 22.13330.2011 использовать маркер "Учитывать поровое давление" не рекомендуется, поскольку формулировки норм требуют использовать удельный вес водонасыщенных грунтов с учетом взвешивающего действия воды. Учет еще и порового давления приводит к двойному учету взвешивающего действия воды. Эти ошибочные формулировки были исправлены только в СП 22.13330.2016.
Введенная на указанных страницах информация может быть проконтролирована кнопками Предварительный просмотр аналогично режиму расчета крена фундамента.
Результаты расчета
Расчет выполняется после нажатия кнопки Вычислить . Результаты расчета в установленных в настройках единицах выдаются в табличном виде на странице Результаты и включают следующие величины:
- расчетное сопротивление грунта в уровне подошвы фундамента;
- среднее давление от нагрузок (включая вес тела фундамента, грунта и пола) в уровне подошвы фундамента;
- осадка основания;
- просадка от нагрузки;
- просадка от веса грунта;
- сумма осадки и просадки;
- глубина сжимаемой осадочной толщи;
- коэффициент постел и Винклера.
Дополнительно выводятся данные по слоям грунта в пределах толщины сжимаемой толщи (максимальное количество слоев 20). При схеме основания в виде упругого полупространства для каждого слоя выдается:
5.6.41 Нижнюю границу сжимаемой толщи основания принимают на глубине z = Hc, где выполняется условие . При этом глубина сжимаемой толщи не должна быть меньше Hmin, равной b/2 при b 60 м.
Если в пределах глубины Hc, найденной по указанным выше условиям, залегает слой грунта с модулем деформации E > 100 МПа, сжимаемую толщу допускается принимать до кровли этого грунта при его толщине в пределах габаритов здания не менее 3 м.
Если найденная по указанным выше условиям нижняя граница сжимаемой толщи находится в слое грунта с модулем деформации E
5.6.42 При возведении нового объекта или реконструкции на застроенной территории, дополнительные деформации оснований сооружений окружающей застройки от воздействия нового (реконструируемого) сооружения необходимо определять в соответствии с требованиями 9.33.
5.6.43 Крен отдельных фундаментов или сооружений в целом следует вычислять с учетом момента в уровне подошвы фундамента, влияния соседних фундаментов, нагрузок на прилегающие площади и неравномерности сжимаемости основания.
При определении кренов фундаментов, кроме того необходимо учитывать заглубление фундамента, жесткость надфундаментной конструкции, а также возможность увеличения эксцентриситета нагрузки из-за наклона фундамента (сооружения).
(5.24)
(5.25)
E и - соответственно модуль деформации, кПа, и коэффициент поперечной деформации грунта основания (значение принимают для сооружений геотехнической категории 3 по результатам трехосных испытаний, геотехнических категорий 1 и 2 - по таблице 5.10); в случае неоднородного основания значение D принимают средним в пределах сжимаемой толщи в соответствии с требованиями 5.6.45;
a - диаметр круглого или сторона прямоугольного фундамента, м, в направлении которой действует момент; для фундамента с подошвой в форме правильного многоугольника площадью A принимают .
Примечание - Крен фундамента, возникающий в результате неравномерности сжимаемости основания, следует определять численными методами.
Коэффициент ke при , равном
Коэффициент поперечной деформации
(5.26)
где Ai - площадь эпюры вертикальных напряжений от единичного давления под подошвой фундамента в пределах i-го слоя грунта. Допускается принимать (см. 5.6.31);
Ei, , hi - соответственно модуль деформации, кПа, коэффициент поперечной деформации и толщина i-го слоя грунта, м;
n - число слоев, отличающихся значениями E и в пределах сжимаемой толщи Hc.
5.6.46 Предельные значения совместной деформации основания и сооружения su,s и su,f устанавливают исходя из необходимости соблюдения:
а) технологических или архитектурных требований к деформации сооружения (изменение проектных уровней и положений сооружения в целом, отдельных его элементов и оборудования, включая требования к нормальной работе лифтов, кранового оборудования, подъемных устройств элеваторов и т.п.), su,s;
б) требований к прочности, устойчивости и трещиностойкости конструкций, включая общую устойчивость сооружения, su,f.
5.6.47 Предельные значения совместной деформации основания и сооружения по технологическим или архитектурным требованиям su,s следует устанавливать соответствующими нормами проектирования сооружений, правилами технической эксплуатации оборудования или заданием на проектирование с учетом в необходимых случаях рихтовки оборудования в процессе эксплуатации.
5.6.48 Предельные значения совместной деформации основания и сооружения по условиям прочности, устойчивости и трещиностойкости конструкций su,f следует устанавливать при проектировании на основе расчета сооружения во взаимодействии с основанием.
Значение su,f допускается не устанавливать для сооружений, в конструкциях которых не возникают усилия от неравномерных осадок основания (например, различного рода шарнирных систем), а также для сооружений значительной жесткости и прочности (например, зданий башенного типа, домен) при соответствующем обосновании.
5.6.49 При разработке типовых проектов сооружений на основе значений su,s и su,f следует устанавливать следующие критерии допустимости применения этих проектов, упрощающие расчет оснований по деформациям при их привязке к местным грунтовым условиям:
а) предельные значения степени изменчивости сжимаемости грунтов основания, соответствующие различным значениям среднего модуля деформации грунтов в пределах плана сооружения или средней осадки основания ;
б) предельную неравномерность деформаций основания , соответствующую нулевой жесткости сооружения;
в) перечень грунтов с указанием их простейших характеристик свойств, а также характера напластований, при наличии которых не требуется выполнять расчет оснований по деформациям.
1 Степень изменчивости сжимаемости основания определяют отношением наибольшего значения приведенного по глубине модуля деформации грунтов основания в пределах плана сооружения к наименьшему значению.
2 Среднее значение модуля деформации грунтов основания в пределах плана сооружения определяют как средневзвешенное с учетом изменения сжимаемости грунтов по глубине и в плане сооружения.
5.6.50 Предельные значения деформаций оснований допускается принимать согласно приложению Г, если конструкции сооружения не рассчитаны на усилия, возникающие в них при взаимодействии с основанием и в задании на проектирование не установлены значения su,s (см. 5.6.46, 5.6.47).
5.6.51 В проектах сооружений, расчетная осадка которых превышает 10 см, следует предусматривать соответствующий строительный подъем сооружения, а также мероприятия, не допускающие изменений проектных уклонов вводов и выпусков инженерных коммуникаций и обеспечивающие сохранность коммуникаций в местах их пересечения со стенами сооружения.
5.6.52 Расчет деформаций основания допускается не выполнять для сооружений геотехнических категорий 1 и 2, если среднее давление под фундаментами проектируемого сооружения не превышает расчетное сопротивление грунтов основания (см. 5.6.7 - 5.6.25) и выполняется одно из следующих условий:
б) инженерно-геологические условия площадки строительства соответствуют области применения типового проекта (по 5.6.49, в);
в) грунтовые условия площадки строительства сооружений, перечисленных в таблице 5.11, относятся к одному из вариантов, указанных в этой таблице.
1 Таблицей допускается пользоваться для сооружений, в которых площади отдельных фундаментов под несущие конструкции отличаются не более чем в два раза, а также для сооружений иного назначения при аналогичных конструкциях и нагрузках.
s zp,i - среднее значение дополнительного вертикального нормального напряжения в i-м слое грунта, равное полусумме указанных напряжений на верхней zi-1 и нижней zi границах слоя по вертикали, проходящей через центр подошвы фундамента (см. пп. 2-4);
hi и Еi - соответственно толщина и модуль деформации i-го слоя грунта;
n - число слоев, на которые разбита сжимаемая толща основания.
При этом распределение вертикальных нормальных 2 напряжений по глубине основания принимается в соответствии со схемой, приведенной на рис. 1.
1 В настоящем приложении, кроме специально оговоренных случаев, приняты следующие единицы:
для линейных величин – м (см), для сил – кН (кгс); для напряжений, давлений и модулей деформации – кПа (кгс/см 2 ); для удельного веса – кН/м 3 (кгс/см 3 ).
2 Далее для краткости слово «нормальное» опускается.
Примечание. При значительной глубине заложения фундаментов расчет осадки рекомендуется производить с использованием расчетных схем, учитывающих разуплотнение грунта вследствие разработки котлована.
2. Дополнительные вертикальные напряжения на глубине z от подошвы фундамента: s zp – по вертикали, проходящей через центр подошвы фундамента, и s zp,c – по вертикали, проходящей через угловую точку прямоугольного фундамента, определяются по формулам:
s zp = a p0; (2)
s zp,c = a p0 / 4, (3)
где a - коэффициент, принимаемый по табл.1 в зависимости от формы подошвы фундамента, соотношения сторон прямоугольного фундамента и относительной глубины, равной: о = 2z/b при определении уzp и о = z/b при определении уzp,c;
p0 = p - s zg,0 - дополнительное вертикальное давление на основание (для фундаментов шириной b ? 10 м принимается р0 = р);
р - среднее давление под подошвой фундамента;
s zg,0 - вертикальное напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента (при планировке срезкой принимается s zg,0 = g d, при отсутствии планировки и планировке подсыпкой s zg,0 = g dn, где g / - удельный вес грунта, расположенного выше подошвы, d и dn – обозначены на рис.1).
Рис.1. Схема распределения вертикальных напряжений в линейно-деформируемом полупространстве DL – отметка планировки; NL - отметка поверхности природного рельефа; FL - отметка подошвы фундамента; WL - уровень подземных вод; В,С - нижняя граница сжимаемой толщи; d и dn глубина заложения фундамента соответственно от уровня планировки и поверхности природного рельефа; b - ширина фундамента; р - среднее давление под подошвой фундамента; р0 - дополнительное давление на основание; s zg и s zg,0 – дополнительное вертикальное напряжение от внешней нагрузки на глубине z от подошвы фундамента и на уровне подошвы; s zp и s zр,0 – дополнительное вертикальное напряжение от внешней нагрузки на глубине z от подошвы фундамента и на уровне подошвы; Нс – глубина сжимаемой толщи.
Коэффициент a для фундаментов
x = 2z / b
Прямоугольных с соотношением сторон h = l / b, равным
11. Средние (в пределах сжимаемой толщи Нс или толщины слоев Н) значения модуля деформации и коэффициента Пуассона грунтов основания ( и ) определяются по формулам:
где Аi - площадь эпюры вертикальных напряжений от единичного давления под подошвой фундамента в пределах i-го слоя грунта; для схемы полупространства допускается принимать Аi = s zp,ihi (cм. п.1), для схемы слоя – Ai = ki - ki-1 (cм. п.7);
Ei,vi,hi, - соответственно модуль деформации, коэффициент Пуассона и толщина i-го слоя грунта;
Н - расчетная толщина слоя, определяемая по п. 8;
n - число слоев, отличающихся значениями E и v в пределах сжимаемой толщи Hс или толщины слоя H.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРОСАДОК ГРУНТОВ ОСНОВАНИЯ
12. Просадка грунтов ssl основания при увеличении их влажности вследствие замачивания сверху больших площадей (см. пп. 3.2 и 3.5), а также замачивания снизу при подъеме уровня подземных вод определяется по формуле
где e sl,i – относительная просадочность i-го слоя грунта, определяемая в соответствии с указаниями п.13;
hi – толщина i-го слоя;
ksl,i – коэффициент, определяемый в соответствии с указаниями п. 14;
n – число слоев, на которое разбита зона просадки hsl, принимаемая в соответствии с указаниями п. 16.
13. Относительная просадочность грунта e sl определяется на основе испытаний образцов грунта на сжатие без возможности бокового расширения по формуле
где hn,p и hsat,p- - высота образца соответственно природной влажности и после его полного водонасыщения (w = wsat) при давлении p, равном вертикальному напряжению на рассматриваемой глубине от внешней нагрузки и собственного веса грунта p = s zp + s zg – при определении просадки грунта в верхней зоне просадки; при определении просадки грунта в нижней зоне просадки также учитывается дополнительная нагрузка от сил негативного трения (см. пп. 3.4 и 3.8);
hn,g - высота того же образца природной влажности при p = s zg.
Относительная просадочность грунта при его неполном водонасыщении (wsl = w wsat) - e / sl определяется по формуле
где w – влажность грунта;
wsat – влажность, соответствующая полному водонасыщению грунта;
wsl – начальная просадочная влажность (п. 3.3);
e sl – относительная просадочность грунта при его полном водоносыщении, определяемая по формуле (14).
14*. Коэффициент ksl,i, входящий в формулу (13):
при b = 12 м – принимается равным 1 для всех слоев грунта в пределах зоны просадки;
при b = 3 м – вычисляется по формуле
где р – среднее давление под подошвой фундамента, кПа (кгс/см 2 );
psl,i – начальное просадочное давление грунта i-го слоя, кПа (кгс/см 2 ), определяемое в соответствии с указаниями п. 15;
р0 – давление, равное 100 кПа (1 кгс/см 2 );
При определении просадки грунта от собственного веса следует принимать ksl = 1 при Hsl £ 15 м и ksl = 1,25 при Hsl ³ 20 м, при промежуточных значениях Нsl коэффициент ksl определяется по интерполяции.
15. За начальное просадочное давление psl принимается давление соответствующее:
при лабораторных испытаний грунтов в компрессионных приборах – давлению, при котором относительная просадочность e sl равна 0,01;
при полевых испытаниях штампами предварительно замоченных грунтов – давлению, равному пределу пропорциональности на графике «нагрузка-осадка»;
при замачивании грунтов в опытных котлованах – вертикальному напряжению от собственного веса грунта на глубине, начиная с которой происходит просадка грунта от собственного веса.
Рис. 4. Схемы к расчету просадок основания
A a – просадка от собственного веса отсутствует (не превышает 5 см), возможна только просадка от внешней нагрузки ssl,р в верхней зоне просадки hsl,р (I тип грунтовых условий); б, в, г, - возможна просадка от собственного веса ssl,g в нижней зоне просадки hsl,g, начиная с глубины zg (II тип грунтовых условий); б – верхняя и нижняя зоны просадки не сливаются, имеется нейтральная зона hn; в – верхняя и нижняя зоны просадки сливаются; г – просадка от внешней нагрузки отсутствует ; 1- вертикальные напряжения от собственного веса грунта s zg; 2 – суммарные вертикальные напряжения от внешней нагрузки и собственного веса грунта s z = s zp + s zg ; 3 – изменение с глубиной начального просадочного давления psl; Нsl – толщина слоя просадочных грунтов (просадочная толща); d – глубина заложения фундамента.
16. Толщина зоны просадки hsl принимается равной (рис.4)
hsl = hsl,р – толщине верхней зоны просадки при определении просадки грунта от внешней нагрузки ssl,p (п. 3.4), при этом нижняя граница указанной зоны соответствует глубине, где s z = s zp + s zg = psl (рис. 4а,б) или глубине, где значение уz минимально, если s z,min > psl (рис. 4,в);
hsl = hsl,g – толщине нижней зоны просадки при определении просадки грунта от собственного веса ssl,g (пп. 3.4, 3.5), т.е. начиная с глубины zg, где s z = рsl или значение s z минимально, если s z,min > psl , и до нижней границы просадочной толщи.
17. Возможная просадка грунта от собственного веса s / st,g при замачивании сверху малых площадей (ширина замачиваемой площади Bw меньше размера просадочной толщи Нsl ) определяется по формуле
где ssl,g - максимальное значение просадки грунта от собственного веса, определяемое в соответствии с п. 12.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДЕФОРМАЦИЙ ОСНОВАНИЙ,
СЛОЖЕННЫХ НАБУХАЮЩИМИ ГРУНТАМИ
18. Подъем основания при набухании грунта hsw определяется по формуле
где e sw,i - относительное набухание грунта i-го слоя, определяемое в соответствии с указаниями п. 19;
hi - толщина i-го слоя грунта;
ksw,i - коэффициент, определяемый в соответствии с указаниями п. 20;
n - число слоев, на которое разбита зона набухания грунта.
19. Относительное набухание грунта e sw определяется по формулам:
при инфильтрации влаги
где hn – высота образца природной влажности и плотности, обжатого без возможности бокового расширения давлением р, равным суммарному вертикальному напряжению уz,tot на рассматриваемой глубине (значение уz,tot определяется в соответствии с указаниями п. 21);
hsat – высота того же образца после замачивания до полного водонасыщения, обжатого в тех же условиях;
при экранировании поверхности и изменении водно-теплового режима
где k - коэффициент, определяемый опытным путем (при отсутствии опытных данных принимается k = 2);
weq - конечная (установившаяся) влажность грунта;
w0 и e0 - соответственно начальные значения влажности и коэффициента пористости грунта.
20. Коэффициент ksw, входящий в формулу (18), в зависимости от суммарного вертикального напряжения s z,tot на рассматриваемой глубине, принимается равным 0,8 при s z,tot = 50 кПа (0,5 кгс/см 2 ) и 0,6 при s z,tot = 300 кПа (3 кгс/см 2 ), а при промежуточных значениях s z,tot - по интерполяции.
21. Суммарное вертикальное напряжение s z,tot на глубине z от подошвы фундамента (рис. 5) определяется по формуле
где s zр, s zg - вертикальные напряжения соответственно от нагрузки фундамента и от собственного веса грунта;
уz,ad - дополнительное вертикальное давление, вызванное влиянием веса неувлажненной части массива грунта за пределами площади замачивания, определяемой по формуле
где kg - коэффициент, принимаемый по табл. 6.
Коэффициент kg
Коэффициент kg при отношении длины к ширине замачиваемой площади Lw / Bw, равном
Основания и фундаменты зданий и сооружений на насыпных грунтах рассчитываются по деформациям исходя из того, чтобы полная осадка фундамента на насыпном грунте не превышала предельно допустимой для проектируемого здания или сооружения. При этом полная осадка sf фундамента подсчитывается как сумма осадок, вызванных его нагрузкой и дополнительными факторами:
где s — осадка фундамента от его нагрузки, определяемая по указаниям гл. 5; sf1 — дополнительная осадка основания от самоуплотнения насыпных грунтов от собственного веса; sf2 — то же, вследствие замачивания, снижения уровня подземных вод; sf3 — то же, при разложении органических включений; sf4 — то же, за счет уплотнения подстилающих грунтов от веса насыпи.
Дополнительные осадки sf1, sf2 приближенно допускается определять по формуле
где γc1,c2 — коэффициенты уплотняемости насыпного грунта, принимаемые по табл. 11.15; β = 0,8 — безразмерный коэффициент; σzg — среднее вертикальное напряжение в насыпном грунте от его собственного веса: σzg = 0,5γh ( γ — среднее значение удельного веса насыпного грунта в водонасыщенном состоянии); h — толщина слоя насыпного грунта под фундаментом; E — среднее значение модуля деформаций насыпного грунта.
| Насыпные грунты | γc1 | γc2 |
| Пески, шлаки и т.п.: неслежавшиеся слежавшиеся | 0,4  0,0  | 0,15 |
| Пылеватые пески, глинистые грунты, золы и т.п.: неслежавшиеся слежавшиеся |
Дополнительная осадка sf3 при содержании в насыпных грунтах органических включений от 0,03 до 0,1 вычисляется по формуле
где η — коэффициент, учитывающий условия залегания органических включении в насыпных грунтах, приближенно принимаемый равным 0,75; k0 — коэффициент, учитывающий возможность разложения органических включений и принимаемой: для водонасыщенных насыпных грунтов k0 = 0,2, а для остальных k0 = 0,5; w — среднее содержание органических включений а насыпных грунтах; γd — удельный вес грунта в сухом состоянии; γs — удельный вес частиц грунта; h — толщина лежащего ниже подошвы фундамента слоя насыпного грунта, содержащего органические включения, подвергающиеся разложению.
Дополнительные осадки за счет уплотнения подстилающих насыпь грунтов допускается не учитывать, если давность отсыпки насыпных грунтов превышает 1 год для песчаных грунтов, 2 года для глинистых грунтов, залегающих выше уровня подземных вод, и 5 лет, находящихся ниже уровня подземных вод.
Расчетные сопротивления насыпных грунтов, представляющих собой планомерно возведенные насыпи, а также отвалы грунтов и отходов производств, определяются по формуле (5.29) с учетом степени самоуплотнения грунтов, неоднородности их состава и сложения, принятых методов подготовки оснований с использованием прочностных характеристик грунтов при их полном водонасыщении. Предварительные размеры фундаментов зданий и сооружений, возводимых на слежавшихся насыпных грунтах, назначаются исходя из условий расчетных сопротивлений R0 (табл. 11.16).
| Виды насыпных грунтов | R0 , МПа | |||
| крупных, средних, мелких песков, шлаков и т.п. при Sr | пылеватых песков, глинистых грунтов, золы и т.п. при Sr | |||
| ≤ 0,5 | > 0,8 | ≤ 0,5 | > 0,8 | |
| Планомерно возведенные с уплотнением насыпи | 0,25 | 0,2 | 0,18 | 0,15 |
| Отвалы грунтов и отходов производств: после уплотнения без уплотнения | 0,25 0,18 | 0,2 0,15 | 0,18 0,12 | 0,15 0,1 |
| Свалки грунтов и отходов производств: после уплотнения без уплотнения | 0,15 0,12 | 0,12 0,1 | 0,12 0,1 | 0,1 0,08 |
Примечания: 1. Значения R0 относятся к фундаментам с глубиной заложения h1 = 2 м. При глубине заложения фундаментов h < 2 м значения R0 умножаются на коэффициент γg = (h + h1)/(2h1) .
2. Значения R0 приведены для свалок грунтов и отходов производств с содержанием органических включений не более 0,01.
3. Для неслежавшихся отвалов и свалок грунтов и отходов производств значения R0 умножаются на 0,8.
4. Значения R0 для промежуточных значений Sr допускается определять по интерполяции.
Условными значениями R0 допускается пользоваться также и для назначения окончательных размеров фундаментов зданий с нагрузкой на столбчатые фундаменты до 400 кН и ленточные до 80 кН/м.
Наибольшие давления на насыпные грунты у края подошвы внецентренно загруженного фундамента не должны превышать для планомерно возведенных насыпей, песчаных и других подушек 1,2 R , а для отвалов и свалок грунтов и отходов производств — 1,1 R .
При устройстве песчаных, гравийных и других подушек, при уплотнении насыпных грунтов, а также при залегании в нижней части сжимаемой толщи грунтов с меньшими прочностными характеристиками расчетные сопротивления грунта основания уточняются из условия, чтобы полное давление от собственного веса лежащего выше грунта и нагрузки, передаваемой фундаментом на подстилающие насыпные (неуплотненные) или естественные грунты, не превышало расчетного сопротивления этих грунтов.
Пример 11.6. Определить полную осадку фундамента под колонну промышленного здания, имеющего размеры подошвы 3×4,2 м; среднее давление на грунт р = 0,18 МПа и глубину заложения h = 2 м. Здание возводится на участке, сложенном состоящими из отвалов золы ТЭЦ грунтами, образованными гидронамывом, давность намыва составляет 2 года. Толщина слоя намытых грунтов в месте расположения фундаментов равняется 8,7 м. Намытые грунты подстилаются мелкими пылеватыми песками. Среднее значение модуля деформации намытых грунтов по данным испытаний штампами на глубине 2 и 4 м равняется 8,5 МПа. Основные физико-механические характеристики намывных грунтов: γs = 26,2 кН/м 3 ; γd = 14 кН/м 3 ; γ = 17 кН/м 3 ; w = 0,21; ω = 0,08.
Решение. Определяем осадку фундамента от передаваемых им нагрузок на основание в соответствии с требованиями гл. 5. Результаты промежуточных вычислений сводим в табл. 11.17.
| z | ζ | α | σzg | σzp | σ´gp |
| 0 | 0 | 1 | 0,034 | 0,146 | 0,18 |
| 1 | 0,67 | 0,892 | 0,051 | 0,130 | 0,181 |
| 2 | 1,34 | 0,618 | 0,068 | 0,090 | 0,158 |
| 3 | 2 | 0,414 | 0,085 | 0,060 | 0,145 |
| 4 | 2,67 | 0,282 | 0,102 | 0,041 | 0,143 |
| 5 | 3,30 | 0,173 | 0,126 | 0,025 | 0,151 |
| 6,7 | 4,40 | 0,122 | 0,148 | 0,018 | 0,166 |
Глубина сжимаемой толщи Hc = 5,4 м. Осадка от нагрузки фундамента
По формуле (11.13) и табл. 11.17 определяем дополнительные осадки sf1 и sf2 как для неслежавшихся насыпных грунтов при σzp = 0,16 МПа
sfl = 0,6 · 8 · 0,16 · 670/8,5 = 6,1 см;
sf2 = 0,2 · 0,8 · 0,16 · 670/8,5 = 2 см.
Определяем дополнительную осадку sf3 по формуле (11.14):
sf3 = ηk0w γdh/γs = 0,75 · 0,5 · 0,08 · 14 · 670/26,2 = 10,8 см.
Полную осадку фундамента вычисляем по формуле (11.12) при sf4 = 0:
sf = s + sf1 + sf2 + sf3 + sf4 = 4 + 6,1 + 2 + 10,8 = 22,9 см.
Читайте также: