Розрахунок осідань методом пошарового підсумовування

Осідання розраховують цим методом в такій послідовності.

    1. Товщу ґрунтового масиву, починаючи від підошви фундаменту, розбивають на шари товщиною не більше 0,2b (b – ширина фундаменту). При цьому межа між шарами з різними модулями деформації повинна бути і межею між шарами методу. Початково ґрунтову товщу під фундаментом розбивають на шари до глибини ≈2b.

2. Визначають середній тиск під підошвою фундаменту р за формулою (4.10) та вертикальне напруження від власної ваги ґрунту на рівні підошви фундаменту σ_zg,0' (при плануванні зрізанням приймається σ_zg,0' = γ'd; при відсутності планування та плануванні підсипанням σ_zg,0' = γ^'d_n,

де γ^' – питома вага ґрунту, розташованого вище підошви фундаменту;

d_n – глибина закладання фундаменту від рівня природного рельєфу.

    3. Будують епюру вертикальних напружень за глибиною σ_zp.i, яка має вигляд, показаний на рис. 6.1. Ординати епюри визначаються по межах шарів ґрунту, на які розбита товща, що стискається, за формулою

s_z,pi = ap₀,                             (6.1)

де α – коефіцієнт затухання напружень з глибиною, який приймається за [2] у залежності від коефіцієнтів ξ = 2Z_і/b; η = l/b;

Z_i – глибина розташування точки, в якій визначається σ_zp.i, від підошви фундаменту.

    4. Будують епюру вертикальних напружень від власної ваги ґрунту по глибині основи σ_zg,і' (див. рис. 6.1). Вертикальне напруження від власної ваги ґрунту на межі шару, розташованого на глибині Z від підошви фундаменту, визначається за формулою

                        (6.2)

де γ_і та h_i – відповідно питома вага та товщина шарів грунту, які лежать у межах глибини Z_i (у межах цієї глибини кількість шарів дорівнює і).

 

 

Рисунок 6.1 – Епюри напружень під підошвою фундаменту за методом пошарового підсумовування

 

    Питома вага ґрунтів, розташованих нижче рівня підземних вод, але вище водоупору, повинна прийматись з урахуванням виважувальної дії води (за винятком глин). Питома вага ґрунту з урахуванням виважувальної дії води визначається за формулою

                                 (6.3)

де γ_w – питома вага води (10 кН/м³).

    При визначенні σ_zg у водоупорному шарі належить врахувати тиск стовпа води, розташованого вище даної глибини.

5. Будують епюру вертикальних напружень від власної ваги ґрунту, знятого в котловані до рівня підошви фундаменту, σ_zγ,і по глибині основи (див. рис. 6.1). Вертикальне напруження σ_zγ,і на межі шару, розташованого на глибині Z від підошви фундаменту, визначається за формулою

s_zγ,i = a_к σ_zg,0',                            (6.4)

де α_к – коефіцієнт затухання напружень з глибиною, який приймається за [2] у залежності від коефіцієнтів ξ = 2Z_і/b_к; η = l_к/b_к;

l_к та b_к – відповідно довжина і ширина котловану.

    6. Визначають положення межі стисливої товщі основи. Вона приймається на глибині Z_i = Н_с, де виконується умова

σ_zp.i ≤ k σ_zg',                                     (6.5)

де а) k = 0,2 при b ≤ 5 м;

б) k = 0,5 при b > 20 м;

в) при 5 < b ≤ 20 м k визначають інтерполяцією.

    Побудова епюр σ_zp, σ_zg та σ_zγ обмежується цією глибиною.

Якщо в межах глибини Н_с, знайденої за вказаними вище умовами, залягає шар грунту з модулем деформації Е > 100 Мпа, стисливу товщу допускається приймати до покрівлі цього грунту.

    Якщо знайдена за умови (6.5) межа стисливої товщі знаходиться в шарі ґрунту з модулем деформації Е < 5 МПа, нижня межа цієї товщі визначається згідно з умовою  σ_zp ≤ 0,1 σ_zg'.

    6. Визначають осідання кожного із шарів, на які розбита товща ґрунтового масиву в межах глибини Н_с. Осідання і-того шару

           (6.6)

де β – безрозмірний коефіцієнт, який дорівнює 0,8;

σ_zp,ісер. – середнє значення вертикального напруження від зовнішнього навантаження в і-тому шарі ґрунту, яке дорівнює півсумі вказаних напружень на верхній Z_i-1  та нижній Z_i  межах шару

h_i – товщина і-того шару ґрунту;

Е_і  - модуль деформації цього шару за гілкою первинного навантаження;

σ_{zγ,ісер.} – середнє значення вертикального напруження від власної ваги грунту, вийнятого зкотловану, в і-тому шарі ґрунту, яке дорівнює півсумі вказаних напружень на верхній Z_i-1  та нижній Z_i межах шару

Е_е,і - модуль деформації і-го шару грунту за гілкою вторинного навантаження (модуль пружності).

Е_і та Е_е,і визначаються в межах діючих навантажень від власної ваги грунту і будівлі. При відсутності даних випробувань модулядеформації Е_е,і для споруд ІІ і ІІІ рівнів відповідальності допускається приймати Е_е,і = 5 Е_і.

    7. Визначають повне осідання основи складанням осідань окремих шарів

                                     (6.7)

де n – кількість шарів, на які розбита стислива товща основи (в межах Н_с).

8. При розрахунках осідань фундаментів, що зводять у котлованах глибиною менше ніж 5 м, допускається у формулі (6.6) не враховувати другу складову.

    9. Одержане значення  розрахункового осідання основи порівнюють з гранично допустимим значенням осідання S_u, яке визначається за [2, 6].

    Якщо гранична нерівність S ≤ S_u виконується, то розрахунок можемо вважати закінченим, у іншому випадку необхідно збільшити розміри підошви фундаменту та повторити розрахунок осідання.