Расчет осадки

Расчет основанияпо деформациям методом послойного суммирования производится с целью ограничения абсолютных или относительных перемещений фундаментов и надфундаментных конструкций предельными значениями, гарантирующими надежную эксплуатацию сооружений. Расчетная схема приведена на рис. 3.3.

 

Осадку основания определяют по следующей формуле:

, (3.8)

Так как в курсовой работе глубина котлована менее 5,0 м, то расчет осадки ведут по формуле (3.8), но без второй составляющей:

(3.9)

где: b – безразмерный коэффициент, который равен 0,8;

s_{zp , i} – среднее значение вертикального нормального напряжения от внешней нагрузки в i -том слое грунта на вертикали, которая проходит через центр подошвы фундамента, кПа;

h_i – толщина i -го слоя грунта, которую принимают не больше 0,4 ширины фундамента, см;

n – количество слоев, на которые разделена толща сжимаемого основания;

s_{zg , i} – среднее значение вертикального напряжения от собственного веса грунта, вынутого из котлована, в i -том слое грунта на вертикали, проходящей через центр подошвы, на глубине z от подошвы фундамента, кПа;

E_i – модуль деформации i -го слоя грунта при первичной загрузке фундамента, кПа;

E_{e , i} – модуль деформации i -го слоя грунта при вторичной загрузке фундамента, кПа;

Расчетом по деформациям должно удовлетворяться условие:

s £ s_u, (3.10)

где: s – расчетная деформация, см;

s_u – предельно допустимая деформация при совместной работе основания и сооружения, см (в курсовой работе для столбчатого фундамента принимают s_u=10см).

 

Последовательность расчета:

Составляют расчетную схему (рис. 3.1), на которой приводят:

а) геологический разрез с необходимыми для расчета параметрами основания в масштабе М 1:50;

б) поперечное сечение фундамента b с принятой глубиной заложения его подошвы d_n.

Вдоль центральной оси z строят три эпюры:

- s_zg - слева - эпюра вертикальных напряжений от собственного веса грунта к началу строительства от отметки естественного рельефа;

- s_zγ - слева - эпюра вертикальных напряжений от веса грунта, вынутого из котлована;

- s_zp - справа - эпюра вертикальных напряжений от внешней нагрузки.

Для построения графика (эпюры) грунтовую толщу ниже подошвы фундамента делят на слои равной толщины мощностью:

h_i = 0,4 b (3.11)

где: b – ширина фундамента.

 

График напряжений от собственного веса грунта к началу строительства s_zg строят от отметки естественного рельефа, его ординаты определяют на отметках подошвы каждого слоя s_{zg , i} и подошвы фундамента s_{zg , o} .

Напряжение от собственного веса грунта на отметке подошвы фундамента:

s_{zg, о} = g¢; · d_n (3.12)

 

где: g¢; – удельный вес грунта, расположенного выше подошвы фундамента, кН/м³;

d_n – глубина заложения фундамента от поверхности естественного рельефа, м.

 

Вертикальное напряжение от собственного веса грунта на глубине z от

подошвы фундамента определяют по формуле:

s_{zg , i} = s_{zg, о} + ∑ g_і · h_і (3.13)

Где: g_і и h_і – удельный вес и толщина і -го слоя грунта.

В курсовой работе за h_і принимается толщина элементарного слоя (см. формулу 3.11).

 

График напряжений от веса грунта, вынутого из котлована, образованный от естественного рельефа на глубине z (s_zγ), строят от подошвы фундамента. Его ординаты определяют на отметках подошвы каждого слоя s_{zγ , i} по формуле:

s_zγ = a_к · s_{zg , o} (3.14)

где: a_к – коэффициент, который принимают в зависимости от относительной глубины к ширине котлована, которая равняется x = 2 z / В_к (табл.10 Приложения 1);

Примечание: Так как в работе расчет выполняется для единичного столбчатого монолитного фундамента, принимают размеры котлована приблизительно равными размерам подошвы фундамента, следовательно, значение будет равно значению для фундамента.

 

s_{zg , o} – вертикальное напряжение от собственного веса грунта на отметке дна котлована, на уровне подошвы фундамента, кПа.

 

Границы слоев нумеруют. Напряжение на отметке кровли каждого элементарного слоя определяют по формуле:

s_zp = a × р (3,15)

где: a – коэффициент затухания напряжений по глубине. Определяют по табл. 10 Приложения 1 в зависимости от x и h, x = 2 z / b и
h = ℓ;/ b (ℓ; и b – ширина и длина подошвы фундамента, м);

р – среднее давление под подошвой фундамента, кПа;

 

Средние значения нормальных напряжений в i-м слое грунта определяют следующим образом:

; ; и т. д. Результаты расчетов напряжений и осадок сводят в таблицу 3.1.

Таблица 3.1

№

zi, м

x

a

szp , кПа

szg , кПа

szg, кПа

кПа

кПа

– кПа

hi, см

Ei, кПа

si, см

0,0

0,0

1,000

P

szg,0

szg,0

hi

Е

s1

z1

0,8

a1

szp,1

szg,1

szg,1

hi

s2

z2

1,6

a2

szp,2

szg,2

szg,2

hi

s3

z3

2,4

a3

szp,3

szg,3

szg,3

Σsi < su

По полученным значениям строят эпюру вертикальных напряжений от дополнительного давления s_{zp , i} (рис. 3.3).

 

 

Рис. 3.3. Расчетная схема для определения осадок фундамента

методом послойного суммирования:

d_п – глубина заложения фундамента от уровня поверхности естественного рельефа; Н_с – глубина сжимаемой толщи

 

Осадка фундамента происходит в результате уплотнения грунта в пределах зоны сжатия, нижняя граница сжимаемой толщи основания располагается на глубине z = Н_с, где выполняется условие:

s_zp £0,2 s_zg ,, если модуль деформации слоя E ≥ 5 МПа,

s_zp £0,1 s_zg, если модуль деформации слоя E <;5 МПа.

Проверяется выполнение условия 3.10.