Метод эквивалентного слоя.

Метод применим для случаев неоднородных грунтов основания и при расчете затухания осадки во времени по теории фильтрационной консолидации. Кроме того, этот метод позволяет определять осадку с учетом ограниченного бокового расширения. Под эквивалентным слоем h_э подразумевается ограниченный по мощности слой грунта, который при сплошной равномерно распределенной нагрузке P₀ дает осадку S₂, равную осадке фундамента ограниченных размеров в плане S₁ при той же нагрузке и тех же грунтовых условиях.

Толщина эквивалентного слоя h_э = Аωb, м, зависит от бокового расширения грунта, формы и жесткости

фундамента – коэффициент ω, ширины подошвы фундамента b.

А = μ – коэффициент Пуассона грунта основания;

Сжимаемая толща грунта, которая практически оказывает влияние на осадку фундамента, принимают в среднем двум мощностям эквивалентного слоя: H_С = 2 h_э.

К риволинейная эпюра распределения давления в основании с достаточной для практике точностью заменяется треугольной с высотой H_э = 2 h_э.

Осадка определяется по формуле

Изменение осадок во времени

Полную осадку основания можно разделить на две части: строительную и эксплуатационную. Строительной называют осадку, которая происходит в период строительства и она, как правило, не является опасной. Эксплуатационной называют осадку, которая проявляется после окончания строительства сооружения; такая осадка часто представляет опасность для нормальной эксплуатации сооружения, а иногда даже и для его сохранности.

Осадка основания вызывается уплотнением грунта под нагрузкой; при этом объем пор в грунте уменьшается, а содержащаяся в них несвязанная вода отжимается. В крупнообломочных и песчаных грунтах, обладающих высоким коэффициентом фильтрации, отжатие несвязанной воды протекает сравнительно быстро, поэтому осадка песчаных оснований стабилизируется еще в процессе строительства сооружений. Осадка глинистого, особенно водонасыщенного грунта, является длительным процессом, процесс стабилизации осадки может протекать в течение многих лет, десятилетий, и происходит по закону фильтрационной консолидации. Предпосылки закона сводятся к следующему:

1. Скелет грунта линейно деформируемый, т. е. линейно деформируется после приложения к нему нагрузки и вязкими связями не обладает.

2. Страховочной прочностью грунт не обладает, давление в первый момент полностью передаётся на воду.

3. Грунт полностью водонасыщен, вся вода в грунте гидравлически непрерывна.

По теории фильтрационной консолидации осадку до любой h в промежуток времени t определяют по формуле:

;

S – полная конечная стабилизированная осадка, определяемая расчётом:

U – степень консолидации, указывает на то, какая часть полной осадки произошла к данному моменту времени (безразмерная величина), изменяется от 0 до 1:

График зависимости S от t.

8. Фундаменты на естественном основании. Классификация фундаментов мелкого заложения. Конструкции фундаментов и их виды

Фундаменты на естественном основании предназначены для передачи нагрузок от несущих конструкций сооружения на грунты основания. На фундаменты возлагается задача так распределять давления по подошве, чтобы возникающие при этом деформации основания и, самое главное, их неравномерность не превосходили предельных значений, устанавливаемых нормами.

Фундаменты на естественном основании подразделяются на несколько видов – отдельные, ленточные, сплошные, массивные.

Отдельные фундаменты устраивают под колонны, опоры рам, ферм, столбы и стены в комбинации с фундаментами–балками (рандбалками); эти фундаменты развиваются в ширину и в длину.

Ленточные фундаменты применяют для передачи, как правило, погонной нагрузки. Ленточные фундаменты под стены, простирающиеся вдоль стен, можно развивать только по ширине, их длина обусловлена длиной стен или длиной ряда колонн. Ленточные фундаменты под колонны, воспринимающие давление от ряда колонн; ленты делают и в двух направлениях – фундаменты из перекрестных лент.

Ленточные фундаменты подразделяются на параллельные и перекрещивающиеся.

Широкое применение имеют сборные ленточные фундаменты, которые состоят из нижней ленты (подушки) и вертикальной стены (подвальная стена).

Экономически целесообразным следует считать применение прерывистых сборных ленточных фундаментов, у которых блоки–подушки укладывают не сплошной лентой, а с разрывом, который определяется расчетом.

Сплошные фундаменты в виде железобетонных плит, в частности, под сетку колонн и под стены, в виде оболочек или коробчатой формы рекомендуются при значительных нагрузках и слабых грунтах основания, когда применение параллельных и перекрестных ленточных фундаментов становится нецелесообразным; при необходимости снижения неравномерности осадок зданий или сооружений.

Массивные фундаменты в виде жесткого массива под всем сооружением применяют под тяжело нагруженные опоры искусственных сооружений (мостовые опоры, мачты и т.д.); эти фундаменты могут развиваться в плане в двух взаимно перпендикулярных направлениях.

9. Выбор глубины заложения фундаментов

Глубина заложения фундаментов - это расстояние от подошвы фундамента до уровня планировки грунта срезкой или подсыпкой. Абсолютную отметку подошвы фундамента определяют в следующей последовательности:

1 По назначению и конструктивным особенностям проектируемого сооружения: наличие подвала, приямков, каналов, сопряжение колонны и стены с фундаментом.

Д ля определения минимально возможной глубины заложения фундамента по п.1 необходимо выполнить рисунок 4.

а- для фундаментов под колонну, б - для фундаментов под стену.

В случае применения железобетонных колонн верхний обрез фундамента проектируют на 150мм ниже отметки чистого пола 1-го этажа или подвала. Минимальную глубину заделки сборных колонн в стакане фундамента принимают равной для сборных колонн сплошного сечения Н₃ = (1…1,5)h_к, где h_к – больший размер сечения колонны. Можно использовать унифицированные размеры подколонников по найденной серии.

2. По существующему и проектируемому рельефу застраиваемой территории.

При спокойном рельефе ограничений нет; при резком изменении рельефа сооружение разделяют осадочными швами на отдельные отсеки.

3. По глубине заложения фундаментов существующих сооружений.

4. По нагрузкам и воздействиям на основания и фундаменты.

5. По инженерно-геологическим и гидрогеологическим условиям площадки строительства.

6. По глубине сезонного промерзания грунтов.

Глубина заложения внутренних отапливаемых зданий не зависит от глубины промерзания. Кроме того, в скальных, крупнообломочных с песчаным заполнением грунтах, крупных и средней крупности песках глубина заложения фундаментов не зависит от сезонного промерзания и назначается произвольно. Нормативная глубина промерзания принимается по данным многолетних наблюдений за максимальным сезонным промерзанием грунта на открытой, оголенной от снега поверхности. В случае отсутствия данных таких наблюдений нормативная глубина может быть принята по схематической карте нормативных глубин промерзания или по формулам.

Определив нормативную глубину промерзания d_fn, вычисляем расчетную глубину промерзания по формуле d _f= k_hd_fn,

где k_h – коэффициент, учитывающий влияние теплового режима здания на глубину промерзания грунта у фундаментов наружных стен (таблица 13).

Затем по таблицам СНиП 2.02.01-83 «Основания зданий и сооружений» определеяем глубину заложения фундаментов по условиям морозного пучения грунтов, в зависимости от уровня подземных вод и вида грунтов в условиях возможного их промерзания.

Для сборных фундаментов глубина заложения дополнительно определяется принятой конструкцией и размещением по высоте фундаментных блоков и подушек.