Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Механика грунтов основания и фундаменты. Учебное пособие
.pdf
Н = 2hэ. (5.8.4)
Распределение дополнительных давлений в основании принимают в
виде треугольной эпюры.
5.9. ИНТЕГРАЛЬНЫЙ СПОСОБ РАСЧЕТА ОСАДОК
НА ОСНОВАНИИ ЗАКОНА ГУКА
Интегральным данный способ называется потому, что он учитывает
целый единый объем зоны деформаций, в пределах которого действуют
эффективные давления «Р
э
», вызывающие деформацию грунта. Грани$
ца зоны деформаций определяется месторасположением линии, где эф$
фективные и реактивные давления равны между собой.
Данный метод основан на возможности бокового расширения грунта
и формирования объема зоны деформаций, которая существенным об$
разом отличается от сжимаемой толщи.
На рис. 5.9.1 приведены расчетные схемы расчета осадок оснований
интегральным методом.
Конечная осадка однослойного основания определяется по формуле
(5.9.1)
Рис. 5.9.1. Схемы к расчету осадок оснований
интегральным методом:
а) для однослойного основания;
б) для двухслойного основания
где k – коэффициент, зависящий от формы фундамента в плане;
– среднее значение эффективного давления в пределах зо$
ны деформации. Эффективное давление «Р
э
», вызывающее деформа$
цию грунта, определяется по формуле
6611
,
гр
а
э
Е
НPS×
= k
C
a
Р
су
Р
э
Н
a
d
Р, к Н
A
Р, КПа
DL
FL
а)
б)
d2
d1
1
h
¢
2
h
¢
d
Р, к Н
Р, КПа
FL
DL
A
вз a,
H
вз су,
Р
C
a
Р
э, вз
ý
ý
0,5PP =
э
э
–
H
a
Рэ= Р – Рcy, кПа, (5.9.2)
где Р – среднее давление в подошве фундамента, кПа;
Р
cy
– структурное сопротивление грунта уплотнению, кПа;
– среднее значение модуля деформации грунта, кПа.
Значения Р
cy
и определяются по результатам испытания штам
пов в полевых условиях или в приборе с возможностью объемной де
формации грунта (прибор ОИСИ4) и обязательным замером зоны де
формаций, либо по графикам, представленным на рис. 4.1 и 4.2 [2, доп.];
Н
a
– глубина зоны деформаций, определяемая по формуле
(5.9.3)
где k
– коэффициент, учитывающий величину давления в подошве
фундамента, определяется по табл. 5.9.1.
Таблица 5.9.1
Значения коэффициента «kp»
k
– коэффициент, учитывающий плотность грунта в сухом состоянии в
основании под фундаментом, определяется по табл. 5.9.2.
Таблица 5.9.2
Значения коэффициента «k
»
Промежуточные значения определяются интерполяцией.
А – площадь фундамента (для отдельно стоящего фундамента А =
· b;
для ленточного фундамента А = 5b
2
), м2.
В случае наличия двухслойного основания (рис. 5.9.1б) конечная осад
ка определяется по формуле
(5.9.4)
где k – тот же, что и в формуле 5.9.1;
– средневзвешенное значение глубины развития зоны деформа
ции, определяемое по формуле
(5.9.5)
где k
p
и А – те же, что и в формуле 5.9.3;
6622
гр
E
A,H
pa
××
r
= kk
p, кПа 100 200 300
k
p
1.0 1.2 1.5
r,
т/м
3
1.30 1.40
1.50
1.60
k
p
1.2 1.1 1.0 0.9
,
грвз
aвз
взэ
E
HPS×
=
×
k
авз
Н
А
вз
p
aвз
××
r
= kk
H
гр
E
k
.
H
э.вз
k
вз
,
A,
.
A,
6633
сред– средневзвешенное значение коэффициента в пределах глуби
ны зоны деформации, предварительно назначаемой равной:
при Р = 100 кПа – ;
при Р = 200 кПа – ;
при Р = 300 кПа – .
Для промежуточных значений «Р», «Н
а
» назначается по интерполя
ции.
Средневзвешенное значение плотности сухого грунта определяется
в пределах предварительно назначенной глубины зоны деформации
«Н
а
» по формуле
, т/м
3
. (5.9.6)
Примечание:
d1
, d2,2, 2, h,значения принимаются для грунтов, распо
ложенных в пределах предварительно назначенной глубины зоны дефор
мации Н
а
. Коэффициент определяется по значению (табл. 5.9.2).
Средневзвешенное значение эффективного давления « » в преде
лах зоны деформации определяется по формуле
кПа, (5.9.7)
где Р – то же, что и в формуле (5.9.2);
сред– средневзвешенное значение структурного сопротивления
грунта уплотнению, определяется по величине « » (рис. 4.1 [2]);
сред– средневзвешенное значение модуля деформации грунта – оп
ределяется по формуле
кПа, (5.9.8)
где принимааютсют – принимаются для грунтов, расположенных в пре
делах средневзвешенной глубины зоны деформации « ».
5.10. ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ МЕТОД РАСЧЕТА
ОСАДОК ОСНОВАНИЯ
Данный метод был разработан В.Н. Голубковым и основан на факти
ческой работе, имеющей место в пределах объема зоны деформации
при передаче давления фундаментом на грунт основания.
За внешнюю работу принимается произведение эффективной силы
« », передаваемой фундаментом на основание, на осадку фундамен
та «S», являющейся путем, на котором фундамент совершает работу,
т.е. – работа внешних сил.
Внутренней работой, препятствующей развитию деформаций грунта,
является произведение внутреннего реактивного сопротивления грунта
взr
k
AH
1,2
a
=
21
2d21d1
dвз
hh
hh
+
¢
+
¢
=
rr
r
2
,, hh¢¢,
1d2d1
rr
dвз
r
эвз
P
()
,
сувзэвз
PPP -=
сувз
P
грвз
E
,
21
2
гр2
1
гр1
вз гр
hh
hEhE
E
+
¢
×+
¢
=
×
21
гр2гр1
;;;
hhEE
¢¢
авз
H
э
P
мкН,
э
ф
×
×=
SPW
AH
1,6
a
=AH2,2
a
=
k
вз
d1h1
+
d2h2
d1
,
d2
,
h
1
,
h
2
h1 + h
2
dвз
взr
k
k
вз
(P – P
сувз
),
dвз
Е
гр1 h1
+ Е
гр2 h2
.
.
h
1
; h
2
S
м
6644
при деформации на объем зоны деформаций «Vа», т.е. на путь, на котором
совершается работа внутренних сил, – (рис. 5.10.1).
Когда работа внешних сил
уравновешивается работой
внутренних сил, т.е. наступа
ет стабилизация осадок, мож
но записать следующее ра
венство:
(5.10.1)
где эффекээтивная – эффек
тивная сила, КН.
Равенство (5.10.1) можно
записать и в другом виде:
, (5.10.2)
где Р
э
– эффективное давле
ние, кН/м
2
;
V
s
= S · A, м3– объемная
осадка (S – осадка, А – пло
щадь фундамента).
Исходя из равенства (5.10.1 и 5.10.2), осадку фундамента можно за
писать так:
(5.10.3)
Таким образом, для определения осадки основания данным методом
должно быть известно:
1) действующая нагрузка на фундамент «Р», кН Р
э
= 0,5(Р – Рсу);
2) площадь подошвы фундамента – А, м
2
;
3) структурное сопротивление грунта уплотнению – Р
су
, кПа;
4) среднее реактивное давление в грунте при деформации определя
ется по графику R
гр
= f(Pэ;
d
) (рис. 5.10.2);
5) oбъем зоны деформации «V
а
» под фундаментом определяется по
формуле
V
а
1,2Н
а
.
А, м
3
, (5.10.4)
где Н
а
– глубина развития зоны деформации под фундаментом, опре
деляется по формуле 5.9.3 или 5.9.5.
a
гр
гр
VRW
×=
Р, к н
Р, кПа
э
P
гр
R
V
а
Н
а
S
Рис. 5.10.1. Схема к расчету
осадок основания
энергетическим методом
,
a
гр
э
VRSP ×× =
()
су
э
–0,5 PPР
=
a
гр
s
э
VRVP ×=×
.
AP
VR
P
VR
S
×
×
=
×
=
э
a
гр
э
a
гр
V
а
S
V
а
0,5(P – P
су
)
V
s
V
а
V
а
V
а
А
Таким образом, энергетический метод расчета осадки основания ре
ально отражает механизм развития деформации грунтов в пределах
фактического объема зоны деформаций и позволяет получить резуль
таты в большей степени отражающие действительные.
Рис. 5.10.2. График зависимости
5.11. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСАДКИ
ОТ ВЗАИМНОГО ВЛИЯНИЯ ФУНДАМЕНТОВ
МЕТОДОМ УГЛОВЫХ ТОЧЕК
(МЕТОД СНиПа)
Бывают случаи, когда в непосредственной близости от существую
щего здания выполняется строительство нового здания. В этом случае
может оказаться так, что дополнительные давления от фундаментов
нового здания вызовут увеличение осадок фундаментов существующе
го здания. Это может вызвать появление недопустимых деформаций в
несущих конструкциях ранее возведенного здания. Поэтому в этом слу
чае необходимо произвести проверку с учетом взаимного влияния фун
даментов друг на друга.
Определение осадки фундамента существующего здания с учетом
влияния соседних фундаментов нового здания рекомендуется выпол
нять методом угловых точек в следующей последовательности.
1. На геологический разрез наносятся схемы двух фундаментов.
6655
кПа,R
гр
250
200
150
100
50
0
1.30
1.35
1.40 1.45
1.50 1.55
1.60
ρ
d
,
т/м
3
Rгр=
Р
э
1
= 50 кПа
Р
э
2
= 100 кПа
Р
э
3
= 150 кПа
Р
э
4
= 200 кПа
Р
э
1
Р
э
2
Р
э
3
Р
э
4
f(
ρ
d
)
Рис. 5.11.1. Расчетная схема для учета
влияния соседних фундаментов:
1 – фундамент существующего здания; 2 – фундамент нового здания
2. Определяем напряжения от собственного веса грунта на отметке
заложения подошвы фундаментов
σσ
zg01
= γγ· d1,
σσ
zg02
= γγ· d2. (5.11.1)
Если подошвы фундаментов заложены на одной и той же глубине, то
σσ
zg01
=
σσ
zg02
.
3. Определяем дополнительные вертикальные напряжения в плос
кости подошвы фундаментов
σσ
zg01
= Р1 –
σσ
zg01
,
σσ
zg02
= Р2 –
σσ
zg02
, (5.11.2)
где
σσ
zg01
– вертикальное напряжение в плоскости подошвы существую
щего фундамента;
σσ
zg02
– вертикальное напряжение в плоскости подошвы нового фун
дамента.
4. Определяем напряжение от собственного веса грунта и строим
слева от оси фундамента эпюру
(5.11.3)
6666
1
2
NL
FL
d
1
H
c
(P
o1
+ σ
zpм
)
H
c
(P
o1
)
σ
zg1
σ
zg01
σ
zрм
σ
zp1
σ
zp01
σ
zg2
σ
zg02
d
2
σ
zp02
P
2
σ
zp2
B.C.
2
B.C.’
P
1
å
s
zp
M
M
E
A
B
G
H
FD
C
2
l
¢
2
l
¢¢
2
l
2
b
¢
2
b
¢¢
2
b
n
1i
å
=
σσ
zg1
=
σσ
zg01
+
γ
i
.
hi,
Σ
где
γγ
1
– удельный вес iго слоя грунта;
h
i
– мощность iго слоя грунта.
5. Определяем дополнительное напряжение и строим эпюру справа
от оси фундамента
σσ
zр1
=
αασσ
zрi
, (5.11.4)
где αα– коэффициент, принимаемый по табл. 1 приложения (СНиП 2.02.0183)
в зависимости от формы подошвы фундамента, соотношения сторон пря
моугольного фундамента ηη= z/b и от относительной глубины
ζζ
= 2z/b.
6. Дополнительное напряжение по оси существующего фундамента
от передаваемого давления соседним фундаментом вычисляем методом
угловых точек. Тогда для схемы, приведенной на рис. 5.11.1, в точке М от
дополнительного напряжения действующего в плоскости подошвы но
вого фундамента, АВСD равно алгебраической сумме четырех загру
женных одинаковой нагрузкой прямоугольников МЕВН; MFCH; MEAG;
MFDG. При этом первые две величины берутся со знаком «плюс», а вто
рые две – со знаком «минус».
Вычисления производятся по формуле
(5.11.5)
где
αα
1
– коэффициент, принимаемый по таблице 1 (СНиП 2.02.0183) от
отношений
ζζ
i
= 2zi/bi; ηη= zi/bi;
b
i
– меньшая сторона рассматриваемой загруженной площади;
ll
i
– большая сторона той же площади;
z
i
– глубина расположения сечения под существующим фундамен
том, для которого вычисляются дополнительные вертикальные напря
жения.
7. Строим суммарную эпюру путем сложения дополнительных
напряжений σ
zр1
и σ
zрм
(5.11.6)
8. Определяем нижнюю границу сжимаемой толщи исходя из ус
ловия
(5.11.7)
если на этой глубине залегают грунты с модулем деформации Е > 5 МПа.
Если на этой глубине залегают грунты с Е
≤
5, то
(5.11.8)
6677
()
,
4321zp02
n
1i
izp02zpм
0,250,25 a-a-a+as=as×=s
å
=
×
σσ
⋅
σσ
αα
αα αα αα
σ
zр02
σσ
zр
=
σσ
zр1
+
σσ
zрм
.
(
αα
1
+
αα
2
–
αα
3
–
αα
4
),
⋅
Σ
Σ
σσ
zр
= 0,2
σσ
zg
,
Σ
σσ
zр
= 0,1
σσ
zg
.
Σ
9. Определяем общую осадку существующего фундамента по фор
муле
где n – число слоев в пределах сжимаемой толщи.
Для этого сжимаемую толщу основания разбивают на элементарные
слои так, чтобы в пределах каждого слоя грунт был однородным. Тол
щину каждого элементарного слоя h
i
принимают не более 0,4b;
zpi
– суммарное дополнительное напряжение в середине каждого
элементарного слоя;
Е
i
– модуль деформации iго слоя грунта, значение которого опреде
ляют по компрессионной кривой в зависимости от природного давления
и дополнительного напряжения в середине каждого элементарного слоя
грунта согласно рис. 5.11.2 и разделу 3.3.
= 0,8 – безразмерный коэффициент
Рис. 5.11.2. Компрессионная кривая е = f()
5.12. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСАДКИ ОТ ВЗАИМНОГО ВЛИЯНИЯ
ФУНДАМЕНТОВ ИНТЕГРАЛЬНЫМ МЕТОДОМ
Взаимное влияние фундаментов на развитие неравномерных оса
док смежных краев фундаментов обусловливается пересечением объ
емов зон деформации, сформировавшихся под каждым из фундамен
тов (рис. 5.12.1).
Для исключения взаимного влияния смежных фундаментов необхо
димо располагать их таким образом, чтобы между смежными границами
объемов зон деформации сохранялось расстояние не менее 0,5 м (рис. 5.12.2).
Безопасное расстояние между краями фундаментов в свету опреде
ляется по формуле
(5.12.1)
6688
см,,
n
1i
i
zpi
i
å
å
=
×
s
b=
E
h
S
e
e
e
0
zg
zp
+
zpм
,
2а21а1
без
e
2
bC
2
bC
l +
-
+
-
=
zрi
h
i
где Ca1и Ca2– максимальная ширина зон деформации в основании фун
даментов; b
1
и b2– ширина фундаментов (Ca 1,25 b);
е
0,5 м – безопасное расстояние между зонами деформаций.
Если условие (5.12.1) выполняется, то проверку взаимного влияния
делать не требуется, так как зоны деформаций не пересекаются между
собой и фундаменты работают самостоятельно (рис. 5.12.2).
Если фактическое расстояние между краями смежных фундаментов
меньше безопасного расстояния (
факт
<
без
), необходимо сделать провер
ку взаимного влияния фундаментов (рис. 5.12.1). В этом случае изменение
глубины зоны деформации под каждым фундаментом определяется
путем построения линейной номограммы (рис. 5.12.3) по известным дан
ным совмещенных и раздвинутых фундаментов на безопасное расстояние.
Общая глубина зоны деформации «Н
а общ
» определяется по формуле
(5.12.2)
где
– Определить для существующего и нового фундаментов глубины
развития зон деформаций при
без
6699
P1, кН
P
2
, кН
Н
а общ
b
1
b
2
A
1
A
2
Н
а1
P1, кПа
P
2
, кПа
факт
Н
а2
Н
а1
С
а1
С
а2
P1, кПа
P
1
, кН
P
2
, кН
b
1
b
2
без
Н
а2
P2, кПа
0,5e ³
Рис. 5.12.1. Схема взаимного
влияния фундаментов
Рис. 5.12.2. Схема отсутствия
взаимного влияния фундаментов
Н
а общ
Н
а1
0
факт
без
, м
Н
а2
Н
а1
Н
а, м
Рис. 5.12. 3. Линейная номограмма
общ
вз вз р
общ a
AH
×
r
×= kk
()
;
21
2211
взвз
вз p
AA
APAP
PPf
+
×+×
=®=k
()
a2a1
a22 da11 d
вз dвз d
вз
f
HH
HH
+
+
=®
××
r=
r
rr
r
k
21общ
AAA +=
f(Pвз
)
f
(
dвз
)
Н
а2
,
k
·
A
1
A
2
H
a1
H
a2
dвз
d1
d2
общ
A
;
(5.12.3)
;
(5.12.4)
– Построить линейную номограмму (рис. 5.12.3) по известным данным:
– на расстоянии
без
отложить «На1» и На2»;
– на расстоянии
= 0 отложить «Н
а общ
»;
– полученные три точки соединить прямыми линиями.
– Отложить на горизонтальной оси фактическое расстояние в свету
между смежными сторонами фундаментов «
фак
» и провести верти
кальную линию до пересечения с ранее проведенными наклонными ли
ниями (рис. 5.12.3).
– Определить глубины зон деформаций под каждым фундаментом
«Н
,
а1
»и «Н
,
а2
».
– Определить осадки каждого фундамента при их взаимном влиянии
; (5.12.5)
, (5.12.6)
где k
1
и k2– коэффициенты, зависящие от формы подошвы фундамен
тов в плане и соотношения сторон прямоугольного фундамента
=
/в;
– среднее эффективное давление в основании 1го
фундамента;
– то же в основании 2го фундамента;
– средние значения модулей объемной деформации грунта в
основании 1го и 2го фундаментов.
7700
м,
1p1a1
AH
××
r=1
kk
м,
2p2a2
AH
××
r=2
kk
см,
1
а1
э1
11
E
HP
S
¢
×
= k
см,
2
а2
э2
22
E
HP
S
¢
×
= k
)
су11
э1
P0,5(PP -=
)
су22
э2
PP0,5P -=
(
21
;
EE
k
1
·
k
2
·
Н
,
а1
Н
,
а2
,
1
A
,
2
A
H
H
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]