Определение осадки фундамента методом послойного суммирования

   Последовательность расчёта:

1. Грунт под подошвой фундамента разбивают на слои, толщиной h_i≤0,4b, в пределах выделенного слоя грунт должен быть однородным.

2. Строят эпюру природного напряжения:                                                   

                                                       σ _{zg =} γ _i · h_i,                                  (6.1)

   где n – число слоёв, на которые разбивается грунтовая толща под подошвой фундамента;

       γ _i – удельный вес грунта     i -ого слоя, кН/м³;                              

  h_i – толщина i -ого слоя, м.

Для водопроницаемых грунтов (песков, супесей) ниже уровня подземных вод учитывается взвешивающее действие воды. В этом случае удельный вес грунта определяют по формуле:

                                 ,                                  (6.2)

                            

   где γ_s  – удельный вес твёрдых частиц грунта, кН/м³;

              γ_w – удельный вес воды равный 10 кН/м³;

            e – коэффициент пористости.

Значения γ_s и e принимают по заданию (таблица 1 литературы [24]).                                                                              

   Водонепроницаемые глины рассматриваются как водоупорные слои, поэтому на них передаётся гидростатическое давление

 

                                            P_w = γ _w · h_b,                                    (6.3)

 

   где h_b – расстояние от уровня подземных вод до водоупорного слоя, м.

Эпюра σ _zg – прямолинейная, переломы совпадают с границами слоёв. Начало эпюры соответствует уровню природного рельефа или пола подвала.                                           

3. Определяют дополнительное вертикальное давление в плоскости подошвы фундамента согласно приложению 2 литературы [6] по формуле:

                                                                              

                                                    Р₀ = Р_ср- σ _zg,0,                                      (6.4)

 

4. Строят эпюру дополнительных вертикальных напряжений от нагрузки под подошвой фундамента:

                                                      σ _zp= a ·Р₀,                                     (6.5)

 

   где a – коэффициент, принимаемый по таблице 1 приложения 2   литературы [6] в зависимости от  формы подошвы фундамента, соотношения сторон фундамента η = ℓ ⁄ b    и   относительной глубины     ξ= 2 z ⁄ b.

   Эпюры природного напряжения σ _zg и дополнительного вертикального напряжения от нагрузки σ _zp строят до глубины, которая называется нижней границей сжимаемой толщи и обозначается В.С. Нижнюю границу сжимаемой толщи определяют из условия:

                                                     σ _zp = 0,2 σ _zg.                                     (6.6)

 

Таким образом, за нижнюю границу сжимаемой толщи принимается глубина, на которой природное напряжение σ _zg в 5 раз больше дополнительного напряжения от нагрузки σ _zp.

Если нижняя граница сжимаемой толщи заканчивается в слое грунта с модулем деформации Е ≤ 5 МПа, или если такой слой залегает непосредственно ниже этой границы, то он должен быть включён в состав сжимаемой толщи. Нижнюю границу сжимаемой толщи в данном случае определяют из условия:

 

                                           σ _zp = 0,1· σ _zg.                                    (6.7)

 

5. Определяют среднее дополнительное напряжение в i-том слое грунта:

 

                                ,                                   (6.8)

   где σ _{zp, i} и σ _{zp i+1} – дополнительные напряжения на верхней и нижней границах i-того слоя.

6. Определяют осадку i-того слоя

 

                                  .                                   (6.9)

   где β = 0,8 – безразмерный коэффициент;

         E_i – модуль деформации i-того слоя грунта, МПа.

 

7. Осадки основания суммируются в пределах сжимаемой толщи и сравниваются с предельно допустимой для данного сооружения:

                                       £ S_u.                                    (6.10)

                                        

   где S_u – предельное значение совместной деформации основания и сооружения, принимаемое по приложению 4 литературы [6]. Расчёт осадки фундамента рекомендуется выполнять в табличной форме (рисунок 12).

 

Рисунок 12 – Расчётная схема определения осадки фундамента

мелкого заложения