3.3 Расчет оснований по деформациям

Задача расчета по деформациям состоит в том, чтобы не допустить такие деформации основания, при которых нарушается нормальная эксплуатация надземных конструкций. Основное условие расчета определяется выражением:

SS_u (17)

где: S – совместная деформация основания и сооружения, определяемая расчетом;

S_u – предельное допустимое значение деформации основания, определяемое по таблице 19[1].

Осадка основания S с использованием расчетной схемы в виде линейно-деформируемого полупространства определяется методом послойного суммирования по формуле

, (18)

где =0,8 – безразмерный коэффициент;

_{zp, i} – среднее напряжение в i-ом слое;

h_i – толщина i-го слоя;

E_i – модуль деформации i-го слоя грунта.

Нижняя граница сжимаемой толщи основания принимается на глубине Z=H_c от подошвы фундамента, где выполняется условие

_zp=0,2_zq (19)

Вертикальные природные напряжения _zq на некоторой глубине Z от поверхности грунта определяют по формуле

, (20)

где _i – удельный вес грунта i-го слоя;

h_i – толщина i-го грунта;

n – число слоев грунта в пределах глубины Z.Удельный вес грунтов залегающих ниже уровня подземных вод, но выше водоупора, должен приниматься с учетом взвешивающего действия воды, т.е.

(21)

где _si, e_i – соответственно удельный вес частиц грунта и коэффициент пористости i-го слоя грунта;

_=10 кН/м³ – удельный вес воды.

Дополнительные вертикальные напряжения от внешней нагрузки определяют по формуле

_zp=P₀ (22)

где Р₀=Р_ср-_zg,0 – дополнительное вертикальное давление на основание;

Р_ср – среднее давление под подошвой фундамента;

_zg,0 – вертикальное напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента;

 - коэффициент, учитывающий уменьшение дополнительных напряжений по глубине. Значения  приведены в таблице 20[1].

3.3.1Определение осадки ленточного фундамента

Определить осадку ленточного фундамента шириной 1,6м, среднее давление по подошве фундамента Р_ср=279,04 кПа, глубина заложения от планировочной отметки DL=96,7 – 2,85 м. Инженерно-геологи-ческие условия в соответствии с инженерно–геологическим разрезом (смотри графическую часть), физико-механические характеристики грунта в соответствии с таблицей 3.

Строим эпюру распределения вертикальных напряжений от собственного веса в пределах глубины 6b=61,6 м=9,6 м ниже подошвы фундамента согласно формуле (20).

На подошве фундамента

_Zq0=₁h₁=16,4∙2,85=47,88 кПа;

0,2_Zq0=0,247,88=9,576 кПа.

На подошве песка мелкого уплотненного:

;

0,2_Zq2=0,274,56=14,91 кПа.

На подошве глины твердой:

;

0,2_Zq3=0,2144,13=28,83 кПа.

На подошве глины тугопластичной :

;

.

На подошве глины тугопластичной с учетом взвешивающего действия воды:

;

0,2_Zq4=0,2175,31=35,06 кПа.

На подошве песка средней крупности с учетом взвешивающего действия воды:

0,2_Zq4=0,2223,08=44,62 кПа

Эпюры _Zqi и 0,2_Zqi показаны в графической части.

Дополнительное давление на основание под подошвой фундамента:

P₀=P_ср-_Zq0=279,04-44,88=231,16 кПа.

Толщу грунта мощностью 6b=9,6м ниже подошвы фундамента разбиваем на слои h_i0,4b0,41,6=0,64 м, принимаем h_i=0,55 м.

Далее строим эпюру распределения дополнительных (к боковому) вертикальных напряжений в грунте по формуле (22), где  определяем в зависимости от

Вычисления сведем в таблицу 21. Осадку определим по формуле (18) в пределах сжимаемой толщи, т.е. до точки пересечения эпюр _Zip=0,2_Zq.

Таблица 21 - К расчету осадки фундамента

Наименование грунта	Ei,кПа	Толщина пласта в,м	γi или γsbi, кН/м3	σzq, кПа	0,2σzq, кПа	hi, м	Zi, м	ς=2Z/b, b=1,6м	α	σzp, кПа	Si, м
Песок мелкий	40000	1,45	18,4	47,88	9,576	0	0	0,000	1,000	231,16	—
				58	11,6	0,55	0,55	0,688	0,908	200,7	0,0023
				68,12	13,62	0,55	1,1	1,375	0,706	148,82	0,0019
				74,56	14,91	0,35	1,45	1,813	0,593	121,28	0,0009
Глина твердая	22700	3,7	18,8	78,32	15,66	0,2	1,65	2,063	0,539	108,11	0,0008
				88,66	17,73	0,55	2,2	2,750	0,427	81,316	0,0018
				99	19,8	0,55	2,75	3,438	0,352	63,38	0,0014
				109,34	21,87	0,55	3,3	4,125	0,298	50,549	0,0011
				119,68	23,94	0,55	3,85	4,813	0,257	41,02	0,0008
				130,02	26,00	0,55	4,4	5,500	0,227	33,828	0,0007
				140,36	28,07	0,55	4,95	6,188	0,202	28,065	0,0006
				144,12	28,82	0,2	5,15	6,438	0,195	26,305	0,0001

Суммируем осадку в пределах сжимаемой толщи H_l=5,052м.

S_i=0,0023+0,0019+0,0009+0,0008+0,0018+0,0014+0,0011+0,0008+ +0,0007+0,0006+0,0001=0,0128 м=1,128 см

S_u=10см.

Следовательно, основное условие расчета по 2-ой группе предельных состояний удовлетворяется.