Які розрахункові схеми використаються для розрахунку деформацій основ?

Розрахунок деформацій основ виконується з використанням розрахункових схем основ у вигляді 1) лінійно-деформуємого шару, 2) лінійно-деформуємого півпростору, 3) нелінійно-деформуємого середовища. Розглянемо ці розрахункові схеми докладніше.

1) Розрахункова схема у вигляді лінійно-деформуємого шару застосовується в тому випадку, якщо:

а) у межах стисливої товщі основи Hc, певної як для лінійно-деформуємого півпростору, залягає шар ґрунту з модулем деформації E₁  100 МПа й товщиною h₁, що задовольняє умові

де E₂ модуль деформації ґрунту, підстилаючий шар ґрунту з модулем деформації E₁;

б) ширина (діаметр) фундаменту b  10 м і модуль деформації ґрунтів основи E  10 Мпа.

2) Розрахункова схема у вигляді лінійно-деформуємого півпростору застосовується для розрахунку осаду фундаментів на однорідній основі. Допускається її використання й для неоднорідних основ, якщо модулі деформації шарів ґрунту незначно відрізняються одне від одного.

При використанні схеми лінійно-деформуємого півпростору напруги й деформації в основі визначаються з використанням рішень теорії лінійно-деформуємого середовища. Для цієї мети при розрахунку основ круглих, прямокутному й квадратних у плані фундаментів використається рішення Буссинеска, а для стрічкових фундаментів  рішення Фламана. У схемі лінійно-деформуємого півпростору вводиться обмеження у вигляді стисливої товщі основи Hc, глибина якого визначається співвідношенням між додатковими вертикальними напругами від зовнішнього навантаження  _zp до власної ваги ґрунту _zg .

Для визначення Hc приймається, що  _zp= 0,2 _zg. Однак у випадку слабких сильно стисливих ґрунтів на нижній границі певній у такий спосіб стисливої товщі її збільшують і границю приймають виходячи з умови  _zp=0,1 _zg. Коефіцієнти 0,2 і 0,1, що визначають положення нижньої границі стисливої товщі, емпіричні. Якщо стисливі ґрунти підстилаються скельними й напівскельними ґрунтами, то границею стисливої товщі буде служити їхня поверхня. У цьому випадку стислива товща визначається виходячи з інженерно-геологічних умов площадки.

3) Застосування теорії нелінійно-деформуємого середовища, на відміну від зазначених двох схем, дозволяє розрахувати осад не тільки у фазі ущільнення, але й у фазі утворення областей зрушення під фундаментом практично аж до граничного навантаження по стійкості.

Чи впливає жорсткість будинку або спорудження на нерівномірність осаду?

Спостереження за деформаціями будинків і споруджень показують, що для конструкцій будинків найнебезпечнішим є нерівномірність осаду їхніх фундаментів. Тому в нормах [1] уводиться обмеження не тільки на величину середнього граничного осідання s_u, але й на відносну різницю осаду ( s/L).

Більшість будинків і споруджень відчутні до виникнення нерівномірних осідань. Однак, підвищуючи жорсткість будинку, можна знизити або повністю усунути нерівномірність осідань. Прикладом будинків абсолютної жорсткості, що мають рівномірне осідання, є елеватори, димарі, градирні, будинки АЕС і ТЭЦ. Ці спорудження мають здатність вирівнювати осідання за рахунок перерозподілу тиску під підошвою фундаменту.

Однак багато будинків і споруджень виконують конструктивно не з монолітного залізобетону, а із цегли і збірних залізобетонних елементів. Тому жорсткість таких будинків значно менше й вони не можуть погасити нерівномірності деформацій. Відповідно до прийнятої класифікації, подібні будинки відносяться до категорії споруджень практичної жорсткості.