6. Методы определения осадок фундамента. Метод послойного суммирования. Метод эквивалентного слоя. Изменение осадок во времени

Метод послойного суммирования. Сущность метода состоит в следующем:

- основание разбивается на элементарные слои ;

- в пределах сжимаемой толщи Н_с определяется осадка каждого слоя от дополнительных вертикальных напряжений ;

- затем осадки всех элементарных слоев суммируются. Сжимаемая толща определяется в точке пересечения двух эпюр ;

2. Построить эти эпюры

где P₀ – давление под подошвой фундамента;

; ,

Этот метод позволяет учесть неоднородность основания, выражающуюся в изменении модуля деформации по глубине. Его можно применять для расчета осадок фундаментов, имеющих различную форму в плане, учитывая влияние фундаментов на их осадки и влияние различного рода боковых пригрузок.

Метод эквивалентного слоя. Метод применим для случаев неоднородных грунтов основания и при расчете затухания осадки во времени по теории фильтрационной консолидации. Кроме того, этот метод позволяет определять осадку с учетом ограниченного бокового расширения. Под эквивалентным слоем h_э подразумевается ограниченный по мощности слой грунта, который при сплошной равномерно распределенной нагрузке P₀ дает осадку S₂, равную осадке фундамента ограниченных размеров в плане S₁ при той же нагрузке и тех же грунтовых условиях.

Толщина эквивалентного слоя h_э = А ∙ ω ∙ b, м, зависит от бокового расширения грунта, формы и жесткости фундамента – коэффициент ω, ширины подошвы фундамента b.

μ – коэффициент Пуассона грунта основания;

Сжимаемая толща грунта, которая практически оказывает влияние на осадку фундамента, принимают в среднем двум мощностям эквивалентного слоя: H_С = 2 h_э.

Криволинейная эпюра распределения давления в основании с достаточной для практике точностью заменяется треугольной с высотой H_э = 2 h_э.

Осадка определяется по формуле

Изменение осадок во времени. Полную осадку основания можно разделить на две части: строительную и эксплуатационную. Строительной называют осадку, которая происходит в период строительства и она, как правило, не является опасной. Эксплуатационной называют осадку, которая проявляется после окончания строительства сооружения; такая осадка часто представляет опасность для нормальной эксплуатации сооружения, а иногда даже и для его сохранности.

Осадка основания вызывается уплотнением грунта под нагрузкой; при этом объем пор в грунте уменьшается, а содержащаяся в них несвязанная вода отжимается. В крупнообломочных и песчаных грунтах, обладающих высоким коэффициентом фильтрации, отжатие несвязанной воды протекает сравнительно быстро, поэтому осадка песчаных оснований стабилизируется

еще в процессе строительства сооружений. Осадка глинистого, особенно водонасыщенного грунта, является длительным процессом. Процесс стабилизации осадки может протекать в течение многих лет, десятилетий, и происходит по закону фильтрационной консолидации. Предпосылки закона сводятся к следующему:

1. Скелет грунта линейно деформируемый, т. е. линейно деформируется после приложения к нему нагрузки и вязкими связями не обладает.

2. Страховочной прочностью грунт не обладает, давление в первый момент полностью передаётся на воду.

3. Грунт полностью водонасыщен, вся вода в грунте гидравлически непрерывна.

По теории фильтрационной консолидации осадку до любой h в промежуток времени t определяют по формуле:

S – полная конечная стабилизированная осадка, определяемая расчётом:

U – степень консолидации, указывает на то, какая часть полной осадки произошла к данному моменту времени (безразмерная величина), изменяется от 0 до 1:

График зависимости S от t.