Расчет деформаций основания фундамента

Расчет осадки основания выполняется с целью установления соответствия требованиям, при которых конечная осадка основания и относительная разность осадок не должны превышать предельно допустимых значений, принимаемых по таблице 72 [10] в зависимости от типа сооружения

; . (5.18)

Конечная осадка основания S с использованием расчетной схемы в виде линейно-деформируемого полупространства с условным ограничением сжимаемой толщи определяется методом послойного суммирования по формуле

, (5.19)

где b – безразмерный коэффициент, равный 0,8;
s_zp,i – среднее значение дополнительного вертикального напряжения в i ^-том элементарном слое грунта, равное полусумме напряжений на верхней и нижней границах i ^–того элементарного слоя, кПа;
h_i и E_i – соответственно толщина и модуль деформации i ^-того элементарного слоя грунта;
n – число слоев, на которое разбита сжимаемая толща грунта.

Разбиение сжимаемой толщи производится на однородные элементарные слои толщиной, не превышающей 0,4 ширины подошвы фундамента (h_i £ 0,4× b). Рекомендуется принимать толщину элементарных слоев равную 0,2× b или 0,4× b.

Дополнительные вертикальные напряжения на глубине z от подошвы фундамента по вертикали, проходящей через центр подошвы фундамента, определяются по формуле

, (5.20)

где a – коэффициент, учитывающий распределение дополнительных напряжений по глубине, определяемый по таблице 55 [10] в зависимости от соотношения сторон подошвы фундамента h = l / b и относительной глубины, равной x = 2×z / b;
Р₀ = Р_ср - s_zg,0 – дополнительное вертикальное давление на основание (для фундаментов шириной b ³ 10 м принимается Р₀ = Р_ср);
s_zg,0 – вертикальное напряжение от собственного веса грунта на уровне заложения подошвы фундамента.

При планировке срезкой вертикальное напряжение от собственного веса грунта на уровне заложения подошвы фундамента принимается s_zg,0 = g'× d, при отсутствии планировки и планировке подсыпкой s_zg,0 = g'× d_n,

где g' – удельный вес грунта расположенного выше подошвы фундамента;
d – глубина заложения фундамента от поверхности планировки;
d_n – глубина заложения фундамента от поверхности природного рельефа.

Вертикальное напряжение от собственного веса грунта s_zg на глубине z от подошвы фундамента, определяется по формуле

, (5.21)

где g_i и h_i – соответственно удельный вес и толщина i ^-того элементарного слоя;
m – количество элементарных слоев, расположенных выше глубины z.

Для слоев водопроницаемого грунта, расположенных ниже уровня грунтовых вод, но выше водоупора, удельный вес грунта определяется с учетом взвешивающего действия воды по формуле (5.3). При определении s_zg в водоупорном слое следует учитывать давление столба воды, расположенного выше водоупора. Это давление составляет g_w×h_w, где g_w = 10 кН/м³ – удельный вес воды; h_w – мощность слоя грунтовых вод, м. В качестве водоупора, рекомендуется принимать глины или суглинки, имеющие е £ 0,5 и I_L £ 0,1.

Нижняя граница сжимаемой толщи основания (НГСТ) принимается на глубине z = H_c, где выполняется условие

. (5.22)

Если найденная нижняя граница сжимаемой толщи располагается в грунте с модулем деформации Е £ 5 МПа или такой слой залегает непосредственно ниже глубины z = H_c, то НГСТ определяется исходя из условия s_zp,i £ 0,1 ×s_zg,i.

Как правило, нижнюю границу сжимаемой толщи определяют графически. Для этого на расчетной схеме (рис. 5.5) строят эпюры напряжений в одинаковом масштабе. Слева от оси фундамента наносят эпюру напряжений от собственного веса грунта, справа – эпюру дополнительных напряжений. Затем справа производят построение вспомогательной (уменьшенной в пять раз) эпюры напряжений от собственного веса грунта. В точке пересечения вспомогательной эпюры с эпюрой дополнительных давлений находится НГСТ.

Расчеты осадок в элементарных слоях рекомендуется выполнять в табличной форме имеющей следующий вид:

№ слоя	hi, м	z, м	z	a	szg,i, кПа	szp,i, кПа	, кПа	Ei, кПа	Si, м
					szg,0	a×Р0		E1
h1	2×z/b	табл.		a×Р0
			E2
	2×z/b	табл.		a×Р0
…	…	…	…	…
…	…	…	…	…
n			En
	2×z/b	табл.		a×Р0

Рис. 5.5. Расчетная схема к определению осадки фундамента мелкого заложения методом послойного суммирования.

Полная осадка фундамента S определяется суммированием осадок элементарных слоев в пределах сжимаемой толщи.