19 Расчёт осадок фундаментов мелкого заложения.

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

S≤S_u, (3.14)

(∆S/L)≤(∆S/L)_u, (3.15)

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

где β – безразмерный коэффициент, равный 0,8;

– среднее значение дополнительного вертикального напряжения в – том элементарном слое грунта, равное полусумме напряжений на верхней и нижней границах i –того элементарного слоя, кПа;

– 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 ( ≤ 0,4⋅b).

Рекомендуется принимать толщину элементарных слоев равную 0,2⋅b или 0,4⋅b.

= 0,4⋅b,м (3.17)

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

где α – коэффициент, учитывающий распределение дополнительных напряжений по глубине, определяемый по таблице 55 [10] в зависимости от соотношения сторон подошвы фундамента и относительной глубины, равной m =2z/b;

Дополнительное вертикальное давление на основание

Р₀=Р_ср-σ_zg,0 (3.20)

– 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

=γ'⋅d,кПа (3.22)

где γ ' – удельный вес грунта расположенного выше подошвы фундамента;

d – глубина заложения фундамента от поверхности планировки;

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

где γ_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. При определении в водоупорном слое следует учитывать давление столба воды, расположенного выше водоупора. Это давление составляет γ_w h_w ,где γ_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 принимается на глубине z = H_c, где выполняется условие

≤ 0,2

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 нижняя граница определяется исходя из условия ≤ 0,1 .

Слева от оси фундамента наносят эпюру напряжений от собственного веса грунта, справа – эпюру дополнительных напряжений. Затем справа производят построение вспомогательной эпюры напряжений от собственного веса грунта. В точке пересечения вспомогательной эпюры с эпюрой дополнительных давлений находится нижняя граница сжимающей толщи.

20 Расчёт фундаментов по несущей способности.

При строительстве любых зданий и в первые годы их эксплуатации грунты под действием нагрузок сжимаются. В результате фундамент опускается на определенную величину, называемую осадкой. Большие, а главное, неравномерные осадки являются основной причиной трещин и других разрушений.

Величина осадки во многом зависит от несущей способности грунта, которая определяется нагрузками, при которых осадка не превышает установленную нормативами величину. Несущая способность фундаментов определяется, исходя из свойств грунтов и площади опирается на основание. К примеру, столбчатый фундамент диаметром 25 см опирается на грунт площадью равной 490 см² исходя из формулы:

S = (nd²)/4

Следовательно, если несущая способность грунта составляет 2,5 кг/см² (пески средней плотности), то такой фундамент способен нести вертикальную нагрузку от конструктивных элементов здания (включая собственный вес фундамента) 1,225 т. Плотное глиняное основание такой же площади способно нести нагрузку 490x6,0 = 2,94 т. Ленточный фундамент шириной 40 см и общей протяженностью 28 м (здание с размерами 6x8 м) имеет площадь опирания на основание 112000 см2. При той же несущей способности грунта фундамент может воспринимать вертикальные нагрузки соответственно 112000x2,0 = 224000 кг (224 т) и 112000x6,0 = 672 000 кг (672 т). Сразу оговоримся, что справочные данные о несущей способности грунта справедливы для глубин 1,5 — 2,0 м при площади основания 0,5 — 1,0 м². По мере дальнейшего углубления несущая способность грунта увеличивается, а на отметках выше этих значений грунт менее плотный и его несущая способность снижается. Это объясняется тем, что уплотнение грунта в глубоких горизонтах происходило веками под действием нагрузок вышележащих слоев. Чтобы избежать ошибки при расчете несущей способности фундамента, ее принимают с определенным запасом. Учитывая возможные ошибки при определении свойств основания, на практике несущую способность фундаментов принимают с 25 — 30 %  запасом. Для этого расчетную нагрузку на фундаменты увеличивают на 2530 %, чтобы создать запас прочности, перекрывающий неточности в выборе исходных данных. Уменьшение этого запаса приводит к риску просадок фундамента (особенно в первые годы эксплуатации здания), а излишняя страховка влечет за собой удорожание строительства.

21 Проектирование гибких фундаментов

При расчете жестких фундаментов была принята линейная зависимость распределений напряжений под подошвой фундамента. При расчете фундаментов конечной жесткости (гибких фундаментов- балок и плит) условная линейная эпюра распределения напряжений под подошвой гибкого фундамента не приемлема.

В этом случае необходимо учитывать M и Q, возникающие в самой конструкции фундамента, вследствие действия неравномерных контактных реактивных напряжений по подошве фундамента. Не учет возникающих усилий может привести к неправильному выбору сечения фундамента или % его армирования.

Поэтому необходимо решать задачу совместной работы фундаментной конструкции и сжимаемого основания.

Какие же фундаменты считать гибкими?

Гибкие фундаменты - это те, деформации изгиба которых того же порядка, что и осадки этого же фундамента

∆ S(см) ≈ f(см); ∆ S – осадка фундамента (деформация основания)

f – деформация изгиба фундамента

Таким образом, при расчете гибких фундаментов необходимо одновременно учитывать и деформации фундамента и его осадки.