ОИФ Синицын / глав6-9 / Прил5

Приложение 5

Определение осадки методом послойного суммирования

по СП-101-2004

Для фундаментов на естественном основании, на песчаных и грунтовых подушках в подавляющем числе случаев определяющим является расчет осадок. В соответствии с последними изменениями в нормах проектирования, осадка с использованием расчетной схемы в виде линейно деформируемого полупространства определяется методом послойного суммирования по формуле

(3.1)

где - безразмерный коэффициент;

- среднее значение напряжения в элементарном слое грунта от внешней нагрузки p_II;

- модуль деформации слоя грунта по ветви первичного нагружения;

σ_zγ - среднее значение напряжения в элементарном слое грунта от собственного веса выбранного при отрывке котлована грунта;

h_i = толщина i - того слоя грунта, принимаемая не более 0,4 ширины фундамента;

E_e,i - - модуль деформации слоя грунта по ветви вторичного нагружения.

При отсутствии опытных данных о грунтах для сооружений 2 и 3 уровней ответственности допускается принимать E_e,I = 5 E_,i.

При расчете осадки фундаментов, возводимых в котлованах глубиной менее 5 м, допускается в формуле осадки не учитывать второе слагаемое.

Из вышеизложенного видно, что в новом нормативном документе есть некоторые отличия как в буквенных обозначениях, так и в методике расчета.

Например, - полное вертикальное нормальное напряжение от внешней нагрузки, а не дополнительное, как было в СНиП [2].

В новом нормативном документе появилось два вида напряжений от собственного веса грунтов:

σ_zγ – от веса грунта, выбранного при отрывке котлована;

σ_zg .- от природного веса грунтов с учетом взвешивающего действия воды и давления воды на водоупоры.

Изменилась методика определения нижней границы сжимаемой толщи. Ее определяют с учетом полного напряжения , а не дополнительного, как рекомендуется в СНиПе [2]. Это приведет к необходимости учитывать в расчетах большую, чем требовалось по СНиП [2], сжимаемую толщу.

Наиболее существенным является то, что при испытаниях грунтов теперь необходимо рассматривать загружение основания сжимающей нагрузкой с последующей разгрузкой и повторным нагружением. Правда, это требование является обязательным только для зданий и сооружений 1 уровня ответственности.

Порядок расчета

При определении осадки по методу послойного суммирования рекомендуется следующий порядок работы

1) Основание разбивают на слои толщиной

2) Определяют напряжения на границах элементарных слоев под центром подошвы фундамента

(3.2)

где - коэффициент изменения давления по глубине, зависящий от соотношения сторон подошвы фундамента и относительной глубины (определяются по табл.2.2).

- расстояние от подошвы фундамента до точки, в которой определяется напряжение.

4) Определяют напряжения от собственного веса грунта на границах элементарных слоев

(3.3)

5) ) Определяют напряжения от собственного веса грунта, вынутого из котлована на границах элементарных слоев

6) Определяют нижнюю границу сжимаемой толщи.

(3.4)

При ширине фундамента менее 5 м k = 0,2. При ширине фундамента более 20 м k = 0,5. При ширине фундамента от 5 до 20 м коэффициент k .определяют интерполяцией.

Если граница сжимаемой толщи находится в слое грунта с модулем деформации меньше или такой слой залегает непосредственно ниже этой глубины, тогда нижнюю границу сжимаемой толщи определяют из условия

(3.5)

7) Определяется осадка фундамента по формуле 3.1

ПРИМЕР 3.1. Определить осадку отдельного фундамента.

Исходные данные:

- ширина подошвы равна длина подошвы -

- среднее давление по подошве ;

- глубина заложения фундамента d = 3,65 м;

• удельный вес грунта выше подошвы γ^! = 19,1 кН/м³.

Под подошвой находится слой глины толщиной 1,55 м со следующими характеристиками: , .

Ниже находится слой песка со следующими характеристиками: , .

1) Напряжения от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента

2) Основание разбиваем на слои толщиной

В пределах второго элементарного слоя оказалась граница между глиной и песком, поэтому разбиваем его на два слоя толщиной и

Результаты дальнейших вычислений показываем на рис. 3.1 и сводим в табл. 3.1.

Точка 1.

Напряжение от давления по подошве:

Напряжение от собственного веса грунта

Рис. 3.1. К расчету осадки фундамента

Точка 2.

Среднее дополнительное давление по слоям:

Слой 1.

Слой 2.

По остальным точкам и слоям расчет производится аналогично. Результаты расчета представлены в таблице 3.1.

Ширина подошвы меньше 5 м, поэтому нижнюю границу сжимаемой толщи определяем из условия . Это условие выполняется около точки 5, находящейся на глубине 5,28 м от подошвы.

Глубина заложения фундамента менее 5 м, поэтому второе слагаемое в формуле 3.1 не учитываем.

Осадка фундамента равна

Осадка ленточного фундамента рассчитывается аналогично. Коэффициенты  берутся по табл.1 Прил.3 СНиП [2] при соотношении сторон больше 10.

Таблица 3.1

Вычисление осадок фундамента

Грунт	Номер точки	,	,	,				,
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
Глина	0 1 2 3 4 5	0 1,32 1,55 2,64 3,96 5,28	1,32 0,23 1,09 1,32 1,32	70 94 98 117 141 164	14 19 20 24 29 33	0 0,8 0,9 1,6 2,4 3,2	1 0,848 0,801 0,532 0,325 0,21	150 127 120 80 49 31	70 59 56 37 23 15	74 66
Песок										53,5 34,5 21

80