4.4. Вычисление вероятной осадки фундамента

Вычисление вероятной осадки ФМЗ-1 в сечении I-I (А/1) производится методом послойного суммирования в следующей последовательности:

1. Вычисляем ординаты эпюр природного давления σ_zg (вертикальные напряжения от действия собственного веса грунта) и вспомогательной 0,2σ_zg по формуле:

σ_zgi = σ_zgi-1 + γ_IIih_i ,

где h_i - толщина i-ого слоя грунта;

γ_IIi - удельный вес i-ого слоя грунта (при наличии подземных вод определяется с учетом взвешивающего действия воды).

т. О - на поверхности земли (рис. 3)

σ_zg0 = 0; 0,2σ_zg0 = 0;

точка 1 - на уровне подошвы фундамента

_zgо=₁h_1/1=18,91,65=31,2 кПа; 0,2_zgо=6,24 кПа;

точка 2 – на границе 1-го и 2-го слоев на уровне подземных вод:

'_zg1= _zgо+₂h_2/1=31,2+18,91,35=56,72 кПа; 0,2_zg1=11,34 кПа;

точка 3 - на границе 2-го и 3-го слоев

'_zg2 = _zg1 +_sb2h₂=56.72+9,493,2=87,0кПа; 0,2_zg2=17,42 кПа;

точка 4 - на границе 3-го и 4-го слоев:

'_zg3= _zg2 +_sb3h₃=87+9,377,9=161,0кПа; 0,2_zg3=32,2 кПа;

Ниже третьего слоя грунта лежит глина в твердом состоянии, которая является водоупорным слоем. Поэтому к вертикальному напряжению на кровлю глины добавляется гидростатическое давление воды, находящегося над глиной.

σ_w = γ_w h_ст.в.=10  11,1=111кПа

Полное вертикальное напряжение, действующее на кровлю глины,

σ_zg4 = σ_zg3+ σ_w = 161+111= 272кПа; 0,2σ_zg4= 54,4кПа

точка 5 - на границе 4-го и 5-го слоев

'_zg5 = _zg4 +₄h₄=272+205,9=390кПа; 0,2_zg5=78,0 кПа;

точка 6- на границе 5-го и 6-го слоев

'_zg6 = _zg5 +₅h₅=390+205=490,0кПа; 0,2_zg6=98,0 кПа;

2. По полученным значениям ординат на геологическом разрезе в масштабе строим эпюру природного давления σ_zgi (слева от оси OZ) и вспомогательную эпюру 0,2σ_zg (справа от оси 0Z) (рис. 3.).

3. Определяем дополнительное вертикальное давление на основание здания по подошве фундамента:

P_o = p - σ_zq,1 = 140– 31,2= 108,8кПа,

здесь р - среднее давление под подошвой фундамента.

4. Разбиваем толщу грунта под подошвой фундамента на элементарные подслои толщиной ∆_i = (0,2 + 0,4)∙b_f, где b_f - ширина подошвы фундамента.

Принимаем ∆_i = 0,4∙2,1= 0,42 м.

5. Определяем дополнительные вертикальные нормальные σ_zp напряжения на глубине z_i от подошвы фундамента:

σ_zp = α_i ∙p₀,

где α_i - коэффициент рассеивания напряжений для соответствующего слоя грунта, зависит от формы подошвы фундамента и соотношений ξ = 2z_i/b_f, η = l_f/b_f,

где z_i - глубина i-го элементарного слоя от подошвы фундамент.

Принимаем ξ =0,952z_i, η = 1,43.

6. По полученным данным строим эпюру дополнительных вертикальных напряжений σ_zp от подошвы фундамента (справа от оси 0Z) (рис. 3.)

7. Определяем высоту сжимаемой толщи основания H_с, нижняя граница которой ВС принимается на глубине z = Н_с, где выполняется условие равенства σ_zp = 0,2σ_zg.

8. Определяем величину общей осадки по формуле:

где β - коэффициент, β = 0,8; - среднее значение дополнительного вертикального нормального напряжения от подошвы фундамента в i-ом слое грунта, равное полусумме напряжений на верхней z_i-1 и нижней z_i границах слоя по вертикали, проходящей через центр фундамента; ∆_i -толщина i-ого слоя грунта; E_i - модуль деформации i-ого слоя грунта; n - количество слоев, на которые разбита сжимаемая толща основания.

9. Для удобства расчета осадки все вычисления ведём в табличной форме следующего вида (табл. 3.).

Таблица 3

Расчет вероятной осадки ФМЗ-1 в сечении I-I (А-1)

№	Наименование грунта	Мощность	Δi ,	zi ,	ξi	αi	σzp,i	σzp,i ср	Еi ,
ИГЭ	и его состояние	слоя, м	м	м			кПа	кПа	кПа
ИГЭ-1	Супесь пластичная, непросадочная	1,35	0 0.42 0.42 0.42 0.09	0 0.42 0.84 1.26 1.35	0 0.399 0.799 1.199 1.285	1 0.973 0.850 0.690 0.650	108.8 105.9 92.48 75.07 70.72	107.35 99.19 83.78 72.90	9000
ИГЭ-2	Суглинок текучий, непросадочный	3,2	0.33 0.42 0.42 0.42 0.42	1.68 2.10 2.52 2.94 3.36	1.599 1.999 2.399 2.799 3.199	0.520 0.415 0.327 0.262 0.160	56.78 45.15 35.58 28.51 17.40	63.75 50.97 40.37 32.05 21.61 13.60	4000
			0.42	3.78	3.599	0.090	9.79

10. Сравниваем полученное расчетное значение вероятной осадки S со значением предельных деформаций основания S_u , принимаемое в зависимости от конструктивной системы здания.

S_общ = S₁+S₂= 1,1+1,6=2,7 см

S_общ = 2,7см < S_u = 8 см, условие выполняется.