Деформации основания под нагрузкой

Для выявления закономерностей деформирования грунтового основания под нагрузкой на основании опытных данных строят график зависимости осадки s от давления р (рис. 11.6, а).

При возрастании давления под фундаментом грунт последова­тельно проходит три стадии работы (фазы уплотнения). На первой стадии, когда давление небольшое, происходит уплотнение частиц грунта за счет уменьшения объема пор. На этой стадии график прак­тически может приниматься прямолинейным. Конец фазы уплотне­ния (на графике обозначен точкой п) совпадает с началом образова­ния зон сдвига, которые первоначально возникают у краев фунда­мента (рис. 11.6, б). На второй стадии (участок п—т на графике) в уже уплотненном грунте при возрастании давления происходит бо­ковой сдвиг частиц грунта. В конце второй стадии под подошвой фундамента образуется уплотненное ядро в виде клина (рис. 11.6, в), которое раздвигает грунтовое основание и приводит к резкому нарас­танию осадки. На третьей стадии работы происходит разрушение грунта и выпирание его из-под фундамента на поверхность, при этом фундамент получает значительные, долго не затухающие осадки.

При расчетах фундаментов условно принято, что допускается их работа при давлениях на грунт, соответствующих началу второй стадии, когда области предельного равновесия (сдвига) грунта рас­пространились на глубину ^х /ф, где b — ширина подошвы фундамен­та (рис. 11.6, б). Такую величину давления р считают предельной и обозначают R —расчетное сопротивление грунта (рис. 11.6, а).

Если давление под подошвой центрально-сжатого фундамента меньше расчетного сопротивления грунта (р £ R), осадки обычно не превышают предельных значений, установленных нормами. Мак­симальное давление под подошвой внецентренно нагруженных фундаментов ограничивается величиной 1,2&

 

Определение расчетного сопротивления грунта R

Для определения площади подошвы фундамента необходимо знать расчетное сопротивление грунта. В свою очередь, как это следует из его определения, расчетное сопротивление грунта за­висит не только от свойств грунта, но и от ширины фундамента, т.е. надо знать хотя бы приближенно размеры фундамента.

Для нахождения предварительных размеров фундамента исполь­зуют расчетные сопротивления грунтов Rq, которые приводятся в табл. 1—6 Приложения 3 СНиП 2.02.01-83* (для песчаных и гли­нистых грунтов — см. табл. 11.7, 11.8).

Определив предварительный размер ширины фундамента Ъ (см. параграф 12.1.3), глубину заложения фундамента и механи­ческие характеристики грунтов (удельное сцепление с_п и угол внутреннего трения ф_п (табл. 11.5, 11.6), устанавливаем точное значение расчетного сопротивления грунта R по формуле

 

_R = Mel _{[ My} k_zby_n + M_qd_xi_n +{ M_q - Щу'„ + М_сс_И],

где у_с1 и у_с2 — коэффициенты условий работы, принимаемые по табл. 11.9;

M_v M_q, M_c — коэффициенты, определяются в зависимости от утла внутреннего трения по табл. 11.10;

& — коэффициент, принимаемый равным: к= 1, если прочност­ные характеристики грунта (ср и с) определены непосредственными испытаниями; Аг= 1,1, если они приняты по табл. 11.5,11.6;

к_г — коэффициент, принимаемый равным: при Ь< 10 м &_г= 1, при b > 10 м k_z = zjb + 0,2 (здесь Z q = 8 м);

b — ширина подошвы фундамента, м;

у„ — осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента, кН/м³;

Уп — осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих выше подошвы фундамента, кН/м³;

с_п — расчетное значение удельного сцепления грунта, залега­ющего непосредственно под подошвой фундамента, кПа;

d_x — глубина заложения фундаментов бесподвальных сооруже­ний от уровня планировки или приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подвала, определя­емая по формуле

d_x = h_s + h_cfyji_lu                                                       

где h_s — толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со сто­роны подвала, м;

Л_с/— толщина конструкции пола подвала, м;

у_с/— расчетное значение удельного веса конструкции пола под­вала, кН/м³;

d_b — глубина подвала — расстояние от уровня планировки до пола подвала, м (для сооружений с подвалом шириной В < 20 м и глубиной свыше 2,0 м принимается d_b

 

Расчет осадок оснований

Расчетная величина осадки фундамента s ограничивается мак­симальной осадкой s_{MWC > u}:

 

s < s_{Max > u}.                                                           

 

Значения максимальной осадки фундаментов приведены в Приложении 4 СНиП 2.02.01-83*.

Для определения осадки пользуются различными способами; наиболее распространенным является метод послойного сумми­рования, сущность которого состоит в разделении всей толщи основания на слои и определении осадок в каждом элементарном слое с последующим их суммированием. Для нахождения осадок необходимо знать напряжения в грунте, возникающие от собствен­ного веса грунта, характер распределения напряжений по подо­шве фундамента и их изменение в массиве основания. Понятия о выполнении этих расчетов даны ниже.