Петраков и др. Осн.ифунд. в СИГУ

увлажнения (2) с шириной замачиваемой площади Bw. Нижняя граница растекания воды Hsl

(3) находится на глубине от поверхности земли (1). Обозначенный на рис. 7.3а угол называется углом растекания воды. На рис. 7.3б представлена кривая просадки поверхности грунта. Отрезок bw характеризует ширину плоского дна просадочной воронки, в которой просадки одинаковы и равны Ssl.g. Граничные участки просадочной воронки шириной характеризуют зоны неравномерных деформаций земной поверхности: наклонов isl (рис. 7.3в); горизонтальных перемещений usl (рис. 7.3г), вертикальных деформаций (рис. 7.3д).

а)

Рис. 7.3 Общий характер развития просадок и горизонтальных перемещений поверхности грунта при замачивании на значительной площади

а) поперечный разрез замачиваемой площади (котлована) и увлажненной зоны; б) общая кривая просадки поверхности грунта; в) общая кривая горизонтальных перемещений при просадке грунта; β – средний угол распространения увлажненной зоны в стороны; А’0 и А‘’0 – зоны соответственно

уплотнения и разуплотнения грунта; bг – ширина нейтральной зоны.

веса

I – точки перегиба;

1 – кривая просадки поверхности грунта; 2 – кривая наклонов поверхности; 3 – кривизна на поверхности

В зависимости от ожидаемых деформаций земной поверхности территории на просадочных грунтах подразделяются на группы по условиям строительства. Для грунтовых условий I типа (таблица 5 СНиП 2.01.09-91)

по просадочности, следует рассчитывать при наиболее неблагоприятном изменении жесткости основания при местном его замачивании:

а) в торце здания (сооружения); б) под серединой здания (сооружения).

Здания и сооружения, проектируемые для строительства в грунтовых условиях II типа по просадочности, следует рассчитывать при наиболее неблагоприятном расположении просадочной воронки по отношению к зданию (сооружению):

а) под серединой здания (сооружения) при L 2r с кривизной вогнутости и относительными горизонтальными деформациями сжатия - в средней части воронки и кривизной выпуклости и относительными горизонтальными деформациями растяжения +

на краях воронки;

б) под зданием (сооружением) при L 22+bw с кривизной вогнутости и относительными горизонтальными деформациями сжатия - ;

в) под торцом здания (сооружения) с кривизной выпуклости и относительными

горизонтальными деформациями растяжения + .

Схема вертикальных перемещений основания при просадке грунтов от внешней нагрузки (I тип по просадочности) представлен на рис. 7.5. Длина участка неравномерной просадки 2а определяется в зависимости от глубины заложения фундаментов, глубины расположения источника замачивания, глубины зоны просадки от внешней нагрузки и от величины угла растекания воды. Угол растекания воды в стороны от источника замачивания принимается равным 35 град. – для лессовидных супесей и лессов;

50 град. – для лессовых суглинков.

Рис. 7.5 Схемы вертикальных перемещений основания здания (сооружения) при просадке грунтов от внешней нагрузки

Схемы изменения жесткости основания при местном его замачивании следует

рассматривалось ранее при изучении темы «Коэффициенты жесткости просадочного основания». В практических расчетах довольно трудно предвидеть местоположение точечных источников замачивания, в связи с чем изменения коэффициентов жесткости принимают по симметричной и ассимметричной схемам под половиной длины здания (сооружения).

При расчете зданий на неравномерную просадку грунта от собственного веса предлагается исходить из двух основных вариантов деформации грунтов в основаниизданий с учетом расположения их на кривой просадки грунта, при которых может наблюдаться различная и наибольшая по неравномерности деформативность основания.

Вариант I – одностороняя консоль, соответствующая случаю расположения здания частично на лёссовом грунте естественной влажности и частично на начальном участке кривой просадки грунта. При таком расположении здание работает как консоль с изгибом в сторону источника замачивания.

Вариант II – провисание, соответствующее случаю расположения здания по центру кривой просадки грунта от собственного веса, на которой отсутствует прямолинейный участок просадки грунта. В этом случае происходит также изгиб здания, но в обратную сторону.

Расчетная схема деформации основания при просадке грунта от его собственного веса принимается в соответствии с вариантами, приведенными на рис. 7.8.

просадки поверхности грунта

В грунтовых условиях II типа по просадочности дополнительно учитывается влияние просадочной воронки по схеме вынужденных перемещений земной поверхности.

Расчетная длина криволинейного участка просадки грунтов от собственного веса вычисляется по формуле:

l1 (d hsl,p Hw )m tg

где m - коэффициент условий работы, принимаемый:

для однородных лессовых толщ m =1;

для двухслойных, у которых коэффициент фильтрации верхнего слоя меньше

Рис. 8.1 Схема усилий, передающихся на фундаменты под влиянием горизонтальных

перемещений грунта при просадке его от собственного веса.

а) план фундаментов и направления действия растягивающих усилий на них; б) поперечный разрез фундаментов и направления действия растягивающих сил; в) эпюра растягивающих сил, передающихся на

фундаменты; г) поперечный разрез фундаментов и направление действия сжимающих сил; д) эпюра сжимающих сил,

передающихся на фундаменты.

Исходя из этого суммарное горизонтальное усилие, возникающее в фундаменте, вследствие горизонтальных перемещений грунта при просадке от собственного веса, по аналогии с горными подработками, будет равно:

Рп=Nт+Nб+Nт.п+Nд, (1)

где Nт – усилие, вызванное силами трения сдвигающегося грунта по подошве рассчитываемого фундамента;

Nб – усилие, вызванное силами трения грунта по заглубленным боковым поверхностям рассчитываемого фундамента;

Nт.п – усилие, вызванное силами трения грунта по подошве фундаментов поперечных стен, примыкающих к расчетному;

Nд – усилие, вызванное боковым пассивным давлением сдвигающегося грунта на поперечные фундаменты, примыкающие к расчетному.

Кроме того, на суммарную величину горизонтального усилия, возникающего в фундаменте, будет влиять перераспределение реактивного давления грунта вследствие неравномерной его просадки и врезки фундамента, которое в рассматриваемом ниже приближенном методе расчета не учитывается.

Так как до настоящего времени отсутствуют данные по взаимодействию горизонтальных перемещений при просадке лёссовых грунтов с конструкцией зданий для определения величин усилий, входящих в формулу (1), воспользуемся действовавшими ранее рекомендациями для почти аналогичных условий при возведении зданий на подрабатываемых территориях.

Усилия Nт, вызванные силами трения, между грунтом и подошвой фундамента определяются нагрузкой на фундамент, его размерами, а также коэффициентом трения фундамента по грунту.

Кроме того, исследованиями этого вопроса при горных подработках установлено, что сила трения и сцепления между грунтом и подошвой фундамента пропорциональна относительной горизонтальной деформации εг до определенной величины, при которой прекращается рост силы трения после достижения максимальной (предельной) величины. За предельную величину относительной горизонтальной деформации, при которой происходит срыв грунта по подошве фундамента была принята величина εг=10х10-3. видимо, эта величина с той же степенью приближения может быть принята и при вычислении силы трения и сцепления грунта по подошве фундамента для случая просадки лёссового грунта от собственного веса. На основе этого сила трения Nт между грунтом и подошвой фундамента может быть определена из выражения

Nт=100εгqпрlтtgμ (2)

где εг – расчетное относительное горизонтальное перемещение, максимальное значение которого принимается: εг макс=10х10-3;

qпр – нагрузка на 1 пог. м длины подошвы фундамента в т/м;

lт – длина участка фундамента в м, на которой передаются горизонтальные перемещения, вызывающие дополнительные усилия в фундаментах; определяется далее по формуле (6);

μ – коэффициент трения фундамента по грунту, принимаемый приближенно равным, по данным исследований, применительно к горным подработкам: для влажных суглинков – 0,4; для водонасыщенных суглинков – 0,3; для влажных супесей – 0,45; для водонасыщенных супесей – 0,35.

Аналогичным образом может быть оиределено на участке lт и усилие Nт.п, которое вызывается силами трения грунта по подошве фундаментов поперечных стен, примыкающих к фундаменту расчетной продольной стены

Nт.п=100εгqпlпtgμ (3)

где qпр – нагрузка на 1 пог. м длины подошвы фундамента рассматриваемой поперечной стены в т/м;

lп – длина примыкающего участка фундамента поперечной стены в м.

Усилие Nб, вызванное силами сцепления грунта по заглубленным боковым поверхностям рассчитываемого фундамента продольной оси на участке длиной lт, по аналогии с описанным выше вычисляется из выражения

Nб=100сгF (4)

где сг – удельное сцепление грунта с заглубленной поверхностью фундамента в т/м2, принимаемое равным для лессовидных супесей 0,2 и для лессовидных суглинков 0,4;

F – площадь поверхности заглубленной в грунт части фундамента на участке длиной lт (включая и площадь подошвы фундамента) в м2.

Экспериментальными исследованиями было установлено, что пассивное давление грунта на подпорную стену зависит не только от ее высоты, но также и от ее относительного смещения. Величина бокового пассивного давления при горизонтальных перемещениях грунта устанавливается не сразу, а лишь при достижении определенной величины перемещения подпорной стенки или заглубленной части фундамента. Согласно ВТУ 01-60