Электронный учебно-методический комплекс «Механика грунтов, основания и фундаменты» (часть 1) для специальности 1-70 02 01 «Промышленное и гражданское строительство»

Данный метод может быть применен в случае, если сжимаемый слой грунта подстилается практически несжимаемым основанием (к примеру, скальными или полускальными породами), а размеры площади загружения во много раз превышают толщину сжимаемого слоя. (рисунок 12.5).

Рисунок 12.5 – К расчету осадки слоя грунта при сплошной нагрузке

Условия деформирования грунта в этом случае соответствуют условиям деформирования грунта в компрессорном приборе (тема 4):

Вертикальные сжимающие напряжения постоянны по всей высоте слоя,

z P ;

Горизонтальные нормальные напряжения равны между собой и могут быть определены через коэффициент бокового давления покоя

Учитывая, что mv E0 , запишем:

где β – коэффициент, учитывающий отсутствие бокового расширения грунта при компрессионном уплотнении.

12.6Определение осадки фундаментов методом послойного суммирования

12.6.1Правила разбиения на элементарные слои

Данный метод является наиболее универсальным методом расчета осадки грунтового основания, позволяющий учитывать:

Неоднородность сложения грунтов основания; Осадку от нагрузки близлежащих сооружений; Деформации просадки, набухания, пучения и т.п.

Не случайно, что данный метод нашел наибольшее практическое применение при проектировании оснований и фундаментов.

Основная идея метода состоит в том, что общая осадка грунтового основания определяется как сумма деформаций отдельных элементарных слоев. При этом грунт в пределах элементарного слоя должен быть однородным по всей его толщине. Толщина элементарного слоя принимается от 0.1 до 1.0м.

С небольшой погрешность сжимающие напряжения в пределах элементарно слоя можно принять постоянными (как при одноосном сжатии), а деформации каждого элементарного слоя определить, как осадку слоя ограниченной толщины. Расчетная схема данного метода приведена на рисунок

12.6.

Рисунок 12.6 – Расчетная схема к определению осадки фундамента методом послойного суммирования

134

где P – полное давление на грунт под подошвой фундамента zg,F - природное давление на уровне подошвы фундамента.

Осадка грунта учитывается в пределах снимаемой толщи грунта Hc. Деформациями грунта ниже Hc пренебрегаем. Правила назначения границы сжимаемой толщи рассмотрим подробнее в разделе 12.6.3.

Считаем, что грунт в пределах элементарного слоя деформируется в условиях одноосного сжатия, т.е. деформации элементарного слоя согласно закону Гука будут равны:

Это достаточно грубое допущение, и чтобы хоть как-то учесть ограничение боковых деформаций грунта элементарного слоя со стороны окружающего грунта нормами проектирования вводится коэффициент β = 0.8, понижающий расчетную осадку основания.

Таким образом, деформации сжатия каждого элементарного слоя определяются по зависимости:

Общая осадка грунтового основания в пределах сжимающей толщи Hc, будет равна сумме сжимающих деформаций элементарных слоев:

12.6.3 Определение границы сжимаемой толщи

Глубина активной зоны сжатия Hc соответствует такой глубине, ниже которой деформациями грунта при определении осадки основания можно пренебречь.

Анализ теоретических и экспериментальных данных показывает, что величина активной зоны сжатия зависит от характера распределения

136

Рисунок 12.7 – Определение границы сжимаемой толщи

2 метод. Рядом авторов предлагается учитывать сжатие слоев грунта в пределах Hc, где структурная прочность грунта меньше величины сжимающих напряжений. Т.е. где выполняется условие:

zp Pстр

Данный метод наиболее полно отвечает физической природе грунта, но изза сложности определения величины Pстр в лабораторных и полевых условиях этот метод не нашел широкого применения на практике.

12.7Учет влияния нагрузки от близлежащих сооружений

Впрактике строительства известны случаи повреждения зданий и сооружений после приложения вблизи их дополнительной нагрузки. К примеру, если вблизи существующего здания возводится новое, складируются строительные материалы (песок, щебень и т.п.) или, когда производится планировка близлежащей территории отсыпкой.

Вэтом случае в основании под существующем зданием возникают дополнительные деформации, которые, как правило, неравномерны. Все это

138

Рисунок 12.9 – Расчетная схема к определению осадки от дополнительной нагрузки

12.8 Метод эквивалентного слоя

Метод эквивалентного слоя, так же, как и все предыдущие методы, базируется на принципе линейной деформируемости грунта. Основное преимущество метода – чрезвычайно простая техника вычислений при расчете осадок, особенно при однородном основании.

Наиболее широко данный метод используется при расчете задач фильтрационной консолидации грунтов, позволяя сложную пространственную задачу теории консолидации грунтов привести к эквивалентной одномерной (лекция 13).

Эквивалентным слоем грунта называется слой, осадка которого при сплошной нагрузке Sh равна осадке фундамента на однородном линейно– деформируемом полупространстве Sо

Для определения мощности эквивалентного слоя рассмотрим осадку грунта на однородном линейно-деформируемом основании (12.4):

140