27. Проектирование гибких фундаментов по методу местных упругих деформаций (метод Винклера).
Теория местных
упругих деформаций основана на гипотезе
прямой пропорциональности между
давлением и местной осадкой:
где s
упругая осадка грунта в месте
приложения давления интенсивностью p
в рассматриваемой точке; ks
коэф. упругости основания.
Из приведенного выражения следует, что осадка поверхности основания возникает только в месте приложения давления p и поэтому модель грунта можно представить в виде совокупности отдельно стоящих пружин. В действительности на реальном грунтовом основании понижение поверхности наблюдается и за пределами нагруженного участка образуя упругую лунку. Кроме того, коэф. постели не учитывает размеров подошвы фундамента и не является постоянной величиной для данного грунта.
Деформация поверхности грунта основания по теории местных упругих деформаций.
При расчете фундамент рассматривается как балка на упругом основании, изгибающаяся под действием приложенных внешних нагрузок. При расчете ленточных фундаментов ширина балки принимается равной ширине фундамента. При расчете плитных фундаментов обычно используют приближенный прием, который основан назамене плиты рядом как бы перекрещивающихся балок шириной b = 1 м.
Дифференциальное
уравнение изогнутой оси балки имеет
вид
Это и есть известное дифференциальное уравнение изгиба балок на упругом основании по теории местных упругих деформаций. Решение этого уравнения имеет вид
где х координата по длине балки; s прогиб балки в точке с координатой х;
здесь b
ширина фундаментной балки.
28. Проектирование гибких фундаментов по методу общих упругих деформаций.
Теория общих упругих деформаций основана на гипотезе упругого полупространства, согласно которой основание работает как сплошная однородная упругая среда, ограниченная сверху плоскостью и бесконечно простирающаяся вниз и в стороны. Деформационные свойства упругой среды характеризуются величиной модуля деформации, который не зависит от величины нагрузки под подошвой фундамента, в отличие от коэффициента постели. При нагружении такого упругого основания деформации имеют место не только в месте приложения нагрузки, но и за ее пределами, что и наблюдается под реальными фундаментами.
Деформация упругого основания по теории общих упругих деформаций определяется с использованием решений теории упругости.
Деформация поверхности грунта основания по теории общих упругих деформаций.
Исходными уравнениями деформаций основания в теории общих упругих деформаций являются:
для случая плоской
деформации решение Фламана
д
ля
случая пространственной и осесимметричной
деформации решение Буссинеска
где s
осадка упругой полуплоскости или
упругого полупространства; P
сосредоточенная сила для случая
пространственной деформации и p
погонная полосовая нагрузка для
условий плоской деформации:
коэффициент деформируемости
полупространства; R,
x расстояния
до рассматриваемой точки ограничивающей
плоскости; D
постоянная интегрирования.
Дифференциальное уравнение изогнутой оси балки имеет вид
где EI жесткость балки; s прогиб балки в точке с координатойх; рх реактивное давление в той же точке.
Решая дифференциальное уравнение изогнутой оси балки для ленточных фундаментов и для плитных фундаментов, находят реактивное давление грунта под подошвой фундаментов, а по нему изгибающие моменты и поперечные силы. После этого по известным значениям M и Q уточняется сечение фундамента и проектируется его армирование.
29. Проектирование оснований на сильносжимаемых грунтах.
Если естественное основание оказывается недостаточно прочным (т.е. физико-механические характеристики его не соответствуют предъявляемым к ним требованиям ), то прибегают к устройству искусственных оснований.
В соответствии с принятой классификацией все методы улучшения грунтовых оснований можно подразделить на конструктивные, механические и физико - химические.
В результате технико- экономического сравнения конкурентоспособных вариантов выбирается вид основании и способ его устройства.
При сильносжимаемых грунтах для улучшения основания применяют устройство песчаных подушек.
1. Грунтовые подушки , согласно СниП 2.02.01-83, рекомендуется выполнять из
песка,гравия, щебня (возможно применение шлака и минеральных отходов различных производств) с полной или частичной заменой ( в плане и по глубине) грунтов с неудовлетворительными свойствами.
В объеме подушки грунт находится в более сложном состоянии, чем в слоистом основании. Это связано с тем, что по периметру подушки находится слабый грунт, значительно уплотняющийся в горизонтальном направлении. Поэтому для обеспечения устойчивости расчетное сопротивление грунтов основания на подушку рекомендуется ограничивать значениями, не превышающими величин, указанных в приложении 3 СниП 2.01.01-83.
При устройстве, например, песчаной подушки угол альфа колеблется в пределах 30..45 град. Их не рекомендуется применять при возможном вымывании ( явление суффозии ) песка из тела подушки, а также при заложении фундамента выше расчетной глубины промерзания, так как возможно пучение грунта в теле подушки при его замерзании.
Грунтовые подушки устраивают в тех случаях, когда грунт в основании сооружений имеет недостаточную прочность и высокую сжимаемость. При этом если толщина этого слоя под подошвой фундамента не превышает 1,5.. 2 м, то грунтовую (или песчаную) подушку следует доводить до кровли подстилающего прочного слоя.
При значительной толщине непрочных грунтовые подушки применяют для частичной замены сильносжимаемых грунтов в основании зданий и сооружений. В связи с этим при выполнении проверок (например, расчета по деформациям) расчетная схема может быть представлена в виде двухслойного основания: первый слой- грунтовая подушка, второй- естественное основание. Рис. 10,8 Глубина заложения подушки назначается такой, чтобы передаваемое на слабый слой давление не превышало его расчетного сопротивления.
В соответствии с работой [39] устойчивость грунтовой подушки будет обеспечена, если выполняется условие
(10.3)
где ус — коэффициент условий работы (зависит от вида грунта); Р% — массивное давление слабого грунта; Р\ — активное давление грунтовой подушки; уп — коэффициент надежности.
Принимая во внимание теоретические решения (Соколовский В. В., Цыто-вич Н. А), запишем расчетные формулы (рис. 10.8):
(10.4)
где
у|
—
удельный вес слабого грунта;
(Лп
—
высота грунтовой подушки; й — глубина заложения подошвы фундамента);
(10.5)
где ф1 — угол внутреннего трения слабого слоя;
(10.6)
где 7г — удельный вес грунтовой (песчаной) подушки;
(10.7)
где ф2 — угол внутреннего трения грунтовой (песчаной) подушки.