Проектирование оснований, армированных вертикальными цементогрунтовыми армоэлементами (цгаэ) в просадочных породах.

Вертикальные армоэлементы, изготовленные буросмесительным способом или по струйной технологии из цементогрунта, применяются для армирования оснований в лёссовых просадочных породах I и II типа для уменьшения дефор­маций оснований зданий или сооружений, а также для обеспечения нормальной эксплуатации сооружений и технологического оборудования в условиях аварий­ного замачивания или подъёма грунтовых вод как мероприятие, предусмотрен­ное СНиП 2.02.01-83.

Основание, армированное вертикальными (ЦГАЭ) рас­считывается по двум группам предельных состояний:

а) по первой группе: по прочности материала цементогрунтовых армоэлементов; по несущей способности армированного основания;

б) по второй группе – по деформациям.

Расчет основания производится в следующей последовательности:

Вначале определяем расстояние между осями вертикальных цементогрунтовых армоэлементов, исходя из условия: σ_Zsl ≤ P_sl,

где σ_Zsl - вертикальные напряжения на глубине Z от подошвы фундамента в

про­садочном грунте армированного основания, возникающие под действием собст­венного веса; P_sl - начальное просадочное дав­ление грунта естественного сложения на глубине Z от подошвы фундамента.

Вертикальное напряжение σ_Zs на глубине Z от подошвы фундамента здания или сооружения в просадочном грунте армированного основания, возникающее под действием собственного веса, определяется по формуле:

где ξ=0,5 - коэффициент бокового давления про садочного грунта; Z=14м - глубина от подошвы фундамента здания или сооружения;

, где b_c=l_c=1,5м, D=0,3м.

Определяем глубину заделки h_з вертикального цементогрунтового армоэле­мента в непросадочный грунт по формуле:

принимаем h_з=6м.

Производим расчет основания, армированного вертикальными цементогрунтовыми армоэлементами по деформациям, исходя из условия: Sp ≤ Su, см, где Sи - предельное значение совместной деформации армированного основания и сооружения, устанавливаемое по указаниям П.П. 2.51, СНиП 2.02.01-85; Sp - со­вместная деформация армированного основания и сооружения, определяемая расчетом по формуле:

,

где – β=0,8 – безразмерный коэффициент; n – число слоёв, на которое разбито основание от подошвы условного фундамента до нижней границы сжимаемой толщи; h_i – толщина i-гo слоя грунта (не более 2м), см; Е=15000кПа – модуль де­формации грунта основания;

σ_zyp – среднее значение до­полнительного вертикального напряжения, определяемое по формуле σ_zyp =αР_оу, кПа в i-том слое под подошвой условного фундамента);

α - коэффициент, принимаемый по таблице 1, приложения 2, СНиП 2.02.01-83;

Р_оу - дополнительное к природному вертикальное давление по по­дошве условного фундамента, кПа, определяемое по формуле:

где G_Y - собственный вес условного фундамента, включая вес фундамента со­оружения, цементогрунтовых армоэлементов и грунта в объеме условного фун­дамента, кН; N -внешняя сила, нормальная к подошве фундамента, кН; σ_zyg - природное (бытовое) давление по подошве условного фундамента, кПа.

A_y=B_y*L_y=3,527м², где

B_y=L_y=bc+D+2C=1,5+0,3+2*0,63=1,878м

C=h_31*tgφ_II/4=6tg24/4=0,63м.

G_y=A_yH_yγ_m=3,527*20,2*25=1957,485кН/м²

кН/м².

Определим коэффициенты α_i, разбиваем толщу грунта под подошвой условного фундамента на элементарный слой Δ_i=0,3B_y=0,3*1,878=0,56м; η=L_y/B_y=1.

1. z₁=0,56м; ξ₁=2*z_i/B_y=0,6; α₁=0,88; σ_zyp1=411,744кН.

2. z₂=1,12м; ξ₂=1,2; α₂=0,606; σ_zyp2=283,542кН.

3. z₃=1,68м; ξ₃=1,8; α₃=0,393; σ_zyp3=183,881кН.

4. z₄=2,24м; ξ₄=2,4; α₄=0,257; σ_zyp4=120,248кН.

5. z₅=2,8м; ξ₅=3; α₅=0,181; σ_zyp5=84,688кН.

6. z₆=3,36м; ξ₆=3,58; α₆=0,130; σ_zyp6=60,826кН.

7. z₇=3,92м; ξ₇=4,17; α₇=0,101; σ_zyp7=47,257кН.

8. z₈=4,48м; ξ₈=4,77; α₈=0,078; σ_zyp8=36,495кН.

H_c=3,22м

Определим σ_zypi:

При расчете осадок основания условного фундамента с использованием расчетных схем, указанных в п.2.40, СНиП 2,02,01- 83, среднее давление под подошвой условного фундамента Р_у не должно превышать расчетного сопротивления грунта основания Rу :

P_y ≤ R_y. (1)

кН/м²

где γ_с1=1,25, γ_с2=1 – коэффициенты условий работы; к – коэффициент, принимаемый 1,1, если просадочные характеристики грунта (φ, С) определены по таблице СНиП; k_z=1 при В_у<10м.

824,35 < 1640,95кПа, следовательно, условие (1) выполняется.