Проверка давления на слабый подстилающий слой грунта (проверка подстилающего слоя).

При наличии в сжимаемой толщи слабых грунтов необходимо проверить давление на них, чтобы убедиться в возможности применения при расчете основания (осадок) теории линейной деформативности грунтов. Рис. Необходимо, чтобы полное давление на кровлю подстилающего слоя не превышало его расчетного сопротивления, т.е.  , где  и   - дополнительное и природное вертикальные напряжения в грунте на глубине z от подошвы фундамента; R_z – расчетное сопротивление грунта на глубине кровли слабого слоя, определяют по формуле СНиП, как для условного фундамента шириной b_z и глубиной заложения d_z. Все коэффициенты в формуле (γ_c1, γ_c2, k, M_q, M_g и т.д.) находят применительно к слою слабого грунта.  ;  ;  ;  Рис. 10.15. Расчетная схема к проверке давления на подстилающий слой слабого грунта. Ширину условного фундамента b_z назначают с учетом рассеивания напряжений в пределах слоя толщиной z. Если принять. Что давление   действует по подошве условного фундамента АВ, то площадь его подошвы будет составлять: , где N_II – вертикальная нагрузка на уровне обреза фундамента; - для ленточного фундамента  - для квадратного фундамента - для условного прямоугольного фундамента  , , где l и b – размеры подошвы проектируемого фундамента. Если проверка подстилающего слоя не выполняется, необходимо увеличить размер подошвы фундамента.

Рис.Ф.5.6. Расчет неравномерности осадок фундаментов:  а) эпюра осадок; б) схема расчета крена сооружения; в) расчет прогиба f1и выгиба f2; г) расчет относительного угла закручивания

Ф.5.7. Что такое крен?

Крен здания или сооружения  это отношение перемещения его крайних опор или краев к расстоянию между ними . Установление крена особо важно для высоких сооружений, например дымовых труб.

Ф.5.8. Что такое расчетное сопротивление грунта основания и как оно рассчитывается?

В нормах расчетное сопротивление R грунта основания предлагается оценивать двояко.

Расчетное сопротивление грунта основания  среднее давление под подошвой фундамента R, которое не допускается превышать. Считается, что при таком превышении под краями фундамента будет наблюдаться существенное развитие областей пластической деформации, то есть областей, в которых грунт будет в предельно напряженном состоянии, а это нарушит изначально принятую линейную зависимость между напряжениями и деформациями. Поэтому принимается ограничительное условие p  R. Для предварительного определения размеров подошвы фундамента величина R находится по физическим характеристикам грунта основания. Затем для принятых размеров подошвы фундамента производится проверка получаемой величины давления p. В качестве определяющих расчетное сопротивление R принимаются прочностные характеристики грунта: угол внутреннего трения  и удельное сцепление c. Области с предельным состоянием не должны по глубине превышать 1/4 ширины подошвы фундамента. Расчет производится по формуле (7) главы СНиП:

здесь  _c1,  _c2 коэффициенты условий работы; k  коэффициент надежности; M , Mq, Mc  безразмерные коэффициенты, зависящие от угла внутреннего трения;  _II удельный вес грунта расположенного ниже подошвы фундамента;    то же, но выше подошвы фундамента шириной b, заглубленного в грунт на величину d₁. Величина db представляет разность заглублений в грунт фундамента справа и слева, c_II удельное сцепление (см. также п.Ф.10.16).

Ф.5.9. От чего зависят коэффициенты условий работы, введенные в формулу (7) главы СНиП для нахождения расчетного сопротивления R?

Коэффициенты условий работы  _с1и  _с2зависят соответственно от вида и состояния грунта основания, а также от жесткости конструкции сооружения, определяемой отношением длины к высоте здания. Эти коэффициенты условий работы изменяются в пределах для  _с1от 1,1 до 1,4 а  _с2 от 1 до 1,4. Таким образом, их произведение изменяется от 1,1 до 1,96.

Ф.5.10. Почему в первые и вторые слагаемые формулы (7) для вычисления расчетного сопротивления R введены различающиеся величины удельного веса грунта  _II и  ?

В первый член введен удельный вес грунта  _II, расположенного ниже подошвы фундамента, а во второй член входит удельный вес грунта  , расположенного выше подошвы фундамента, то есть служащего пригрузкой против возможного выпирания. Они могут быть различными. В данном случае при сложном напластовании грунтов производится осреднение значений этих удельных весов  вниз до глубины b/4, где b  ширина подошвы фундамента и выше подошвы до поверхности грунтовой пригрузки.

Ф.5.11. На какую глубину условно допускается под подошвой фундамента развитие зон с предельным состоянием?

Развитие зон с предельным состоянием условно допускается на глубину, равную одной четверти ширины подошвы фундамента, то есть в формуле для определения величины p принимается  .

Ф.5.12. Из каких соображений устанавливаются величины предельных значений совместной деформации зданий и сооружений?

Величины предельных значений совместных деформаций сооружений и оснований s_u (под этим подразумеваются максимальные осадки, средние осадки, относительные неравномерные осадки, крен и другие) установлены по результатам расчетов, наблюдения за поведением этих сооружений при деформировании, анализе аварийных случаев и последующего обобщения этих результатов. Они приводятся в СНиП [1]. Для новых сооружений, не имеющих существующих аналогов, они устанавливаются расчетным путем при проектировании.

Ф.5.13. Какие виды мероприятий можно использовать для уменьшения деформаций оснований?

Можно:

1. Конструктивно уменьшить чувствительность сооружений к деформациям оснований, особенно к их неравномерности; для этого либо увеличить жесткость сооружения, сделать его монолитным, либо, наоборот, увеличить его гибкость, придавая статическую определимость; можно разрезать каркас сооружения осадочными швами на короткие и относительно жесткие блоки.

2. Улучшить строительные свойства грунтов - уменьшить деформируемость и увеличить прочность путем уплотнения или закрепления.

3. Предохранять грунты в строительный и эксплуатационный периоды от ухудшения свойств, защищая от промораживания, от дополнительного увлажнения, особенно лессовидных макропористых грунтов, набухающих грунтов.

4. Защищать грунты от попадания в них химически агрессивных жидкостей.

Ф.5.14. Какие цели преследуются при изменении строительных свойств грунтов оснований?

Строительные свойства грунтов оснований изменяют с целью уменьшения их сжимаемости и увеличения прочности. Сюда следует отнести уплотнение грунтов и их закрепление. Оба типа этих мероприятий оказываются часто взаимосвязанными уплотняя и уменьшая модуль деформации грунта, мы одновременно увеличиваем угол внутреннего трения грунта, а также удельное сцепление.

Уплотняя просадочные грунты при замачивании, мы "ломаем" их структуру и, тем самым, ликвидируем просадочность при замачивании. Для каждой региональной разновидности грунтов могут быть предложены различные способы, а их эффективность оценивается комплексно, исходя из технико-экономической целесообразности.

Ф.5.15. Какие факторы необходимо учитывать при проектировании фундаментов?

Проектирование фундаментов необходимо выполнять с учетом следующих факторов:

  абсолютная средняя осадка фундаментов и неравномерные осадки отдельных фундаментов не должны быть более предельно допускаемых;

  размеры фундаментов следует выбирать с максимальным использованием прочностных и деформационных свойств грунтов, а также прочности материала фундаментов.

При этом должны учитываться стоимость и трудоемкость устройства фундаментов.