Характерная зависимость «нагрузка — осадка» для фундаментов мелкого заложения

Если d ₁ > d, то d ₁ принимается равным d, a d_b = 0.

Формула применяется при любой форме фундаментов в плане. Если подошва фундамента имеет форму круга или правильного многоугольника площадью А, то принимается b = . Расчетные значения удельных весов грунта и материала пола подвала, допускается принимать равными их нормативным значениям. Расчетное сопротивление грунта при соответствующем обосновании может быть увеличено, если конструкция фундамента улучшает условия его совместной работы с основанием. Для фундаментных плит с угловыми вырезами расчетное сопротивление грунта основания допускается увеличивать на 15 %.

значение R зависит не только от физико-механических характеристик грунтов основания, но и от искомых геометрических размеров фундамента — ширины и глубины его заложения. Поэтому определение размеров фундаментов приходится вести итерационным способом, задавшись предварительно какими-то начальными размерами.

Вопрос

Виды деформаций основания.

1. Осадка – деформация уплотнения грунта под нагрузкой или от собственного веса, которая сопровождается коренным изменением структуры грунта.

2. Просадка – деформации в результате уплотнения и коренного изменения его структуры под действием нагрузки, собственного веса грунта и дополнительных факторов: замачивание, оттаивание, вибрация.

S = S_упл + S_прос – общая деформация.

3. Набухание и усадка – деформации, связанные с изменением объема грунта при изменении влажности, температуры или воздействии химических веществ.

4. Оседание – деформации земной поверхности, вызываемые горными выработками или изменением гидрогеологических условий.

Два вида деформаций:

- деформации, связанные с нагрузкой;

- деформации, не связанные с нагрузкой.

 

Методы расчета вероятных осадок оснований сооружений

Величина вероятной осадки грунта может быть определена одним из следующих методов:

1. Осадка отдельного слоя грунта от сплошной равномерно распределённой нагрузки (одномерная задача уплотнения).

2. Метод послойного (элементарного) суммирования.

3. Метод эквивалентного слоя.

 

(одномерная задача уплотнения)

Расчёт по этому методу возможен, если мощность обжимаемого грунта значительно меньше минимального размера фундамента в плане (когда ), а подстилающим слоем является практически несжимаемый грунт.

При действии сплошной нагрузки слой грунта будет испытывать только сжатие без возможности бокового расширения аналогично компрессионному сжатию в цилиндре. Очевидно, что осадка грунта в таком случае может произойти только вследствие уменьшения его объема за счёт уплотнения грунта, т.е. уменьшения его пористости. Объем твердых частиц при этом останется практически неизменным.

 

Т.к. осадка слоя равна разности высот грунта до и после уплотнения грунта, то получим

(1)

Учитывая, что объем твердых частиц грунта остается неизменным до и после уплотнения, можно получить следующую зависимость

, отсюда (2)

где е ₁ и е ₂ – коэффициенты пористости до и после уплотнения.

Подставляя выражение (2) в (1), будем иметь

(3)

Принимая во внимание закон уплотнения е ₁– е ₂= m ₀ P, выражение для определения осадки примет вид

(4)

Т.к. m ₀/(1+ е ₁) = b / Е ₀ то, подставляя в последнее выражение, получим наиболее простой вид формулы для осадки слоя при сплошной нагрузке

. (5)

Метод определения осадки отдельного слоя при сплошной равномерной нагрузке можно применять лишь для сооружений с широкими фундаментами при залегании скалы ниже подошвы на глубине, не превышающей половину ширины фундамента

 

Вопрос

Под действием нагрузки, приложенной к основанию через фундамент, в грунте основания возникает напряженное состояние, которое вызывает развитие деформаций, приводящих к перемещению (осадке) фундамента и поверхности грунта вокруг него.

Поскольку грунт состоит из твердых частиц и пор, заполненных водой и воздухом, его деформации будут развиваться в зависимости от деформативности указанных составляющих.

При расчете осадок фундаментов рассматривают интегрально остаточные уплотнения и деформации искажения формы. Из упругих деформаций изменения объёма учитывают только деформации замкнутых пузырьков воздуха (газа), так как деформации объёма твёрдых частиц и воды в тысячи раз меньше остаточных деформаций уплотнения.