Расчёт осадки по методу слоя конечной толщины.

Метод эквивалентного слоя не позволяет правильно учитывать влияние загружения соседних фундаментов, так как после нахождения m_vm его значение распространяется на все по­лупространство. При этом чем больше площадь загружения, тем в большей степени отражаются на получаемой величине осадки дефор­мации слоев, залегающих ниже определяемой по расчету сжимаемой толщи..

Многочисленные опыты показывают, что осадки штампов и фун­даментов развиваются главным образом вследствие деформации слоев грунта, располагающихся на небольшой глубине под их подошвой. Тол­щина слоя, обусловливающего основную часть осадки, при однородном грунте приблизительно равна диаметру штампа. Это заставляет учи­тывать деформации не бесконечного полупространства, а ограниченного слоя грунта, от которых фактически зависят осадки фундаментов. На основании этого и построен метод ограниченной сжимаемой толщи.

Примем, что двухслойное основание состоит из ограниченной тол­щи сжимаемых грунтов, называемой расчетной сжимаемой толщей, и подстилающего условно несжимаемого бесконечного полупространства. В пределах этого условно несжимаемого полупространства развиваются только упругие деформации. Таким образом, грунт ниже сжимаемого слоя обладает во много раз меньшей деформативностью. В верхнем сжима­емом слое можно рассматривать только остаточные деформации уплот­нения. Тогда упругие деформации определяют методом эквивалентного слоя Н. А. Цытовича.

Поставим задачу определения осадки фундамента методом ограниченной сжимаемой толщи. Сформулируем эту задачу так. Найти осадку фундамента, которая соответствует осадке поверх­ности условного эквивалентного слоя грунта от действия сплошной равномерно распределенной нагрузки. При этом толщина условного эквивалентного слоя грунта определяется исходя из развития дефор­мации ограниченного слоя грунта, загруженного фундаментом. Ниже этого слоя вследствие рассеивания напряжений грунты практически не деформируются. Толщину ограниченного слоя грунта (расчетную мощность сжимаемой толщи Н_е) следует находить в зависимости от загрузки и свойств грунтов основания.

Осадку поверхности сжимаемого слоя можно представить формулой

S=h _э m _v p₀

Однако коэффициент осадки со дополнительно зави­сит от соотношения Н_с / b и обозначается ω_r.

Используя методику Н.А.Цытовича, представим указанную фор­мулу в виде

s = H_e m_v p ₀    (6.23)

  где H_e - толщина условного эквивалентного слоя, определяемая по формуле

H_e = A ω_r b (6.24)

где А= ( 1 - v)² /(1 -2v); ω_r - коэффициент осадки жестко­го фундамента, зависящий от соотношения сторон подошвы фундамента η= I / b и отношения расчетной мощности сжимаемого слоя к ширине подошвы Н _e / b

При слоистом залегании грунтов Н.А.Цытович предложил прямоугольную эпюру дополнительных напряжений заменять эквивалентной треугольной, вертикальный катет которой равен мощности сжимающих слоев Н_с и определяется соотношением:

Н_с=2h_е   (6.25)

Из формул (6.24) и (6.25) Н_с=2А ω_r b_с,

где b_с - условная ширина подошвы фундамента, соответствующая случаю полной загрузки основания до величины R – расчетного сопротивления грунта основания.    

 

Расчет осадок во времени

В практике проектирования часто возникает необходимость рассчиты­вать осадки фундаментов во времени, так как разность осадок во времени может быть больше предельно допустимой величины Кроме того, большое значение имеет скорость протекания осадок во времени. При медленном возрастании осадок фундаментов (даже значительных по величи­не) надземные конструкции зданий способны деформироваться пластически без нарушения сплошности элементов конструкций. Если же скорость осадок велика, то может произойти хрупкое разрушение отдельных элементов, что приведет к недопустимым деформациям всего здания; Поэтому расчет осадок во времени необходим при проектировании фундаментов по предельным со­стояниям.

В зависимости от свойств грунтов и их состояния для расчета осадок во времени принимают различные теории: теорию ползучести и теорию фильтрационной консолидации с учетом сжимаемости поровой жидкости, структурной прочности грунта при сжатии, начального градиента напора, параметров ползучести.

 Водонасыщенные пластичные и особенно текучепластнчные слабые глинистые грунты дают наибольшие осадки, часто весьма медленно затухающие, и создают наибольшие затруднения для

строителей (рис.5. 10).

 

 

Рис.5: 10. Осадки во времени для песков(1) и для глин (2)

Процесс уплотнения грунта во времени, вследствие уменьшения влаж­ности (пористости) при постоянном напряженном состояния называется про­цессом консолидации. Обратный процесс увеличения объема грунта вследст­вие повышения влажности (пористости) при постоянном напряженном со­стоянии в процессе разгрузки носит название процесса набухания

Давления, приложенные, извне, вызывают в системе, иллюстрирован­ной моделью (с пружиной), полные напряжения Р; напряжения, которые в процессе консолидации воспринимаются водой, называются нейтральными (перовыми) напряжениями Р_w, а напряжения, воспринимаемые скелетом грунта, носят название эффективных напряжений Р_z..Очевидно, процесс кон­солидации во времени заключается в постепенном понижении нейтральных напряжений и росте эффективных. При полном восприятии нагрузи скеле­том консолидация заканчивается (рнс.5. 11, в).