1.4. Расчет осадки сооружения
Характеристики сооружения и действующих нагрузок:
|
b, м |
d, м |
N, тс |
Т, тс |
h, м |
|
6,0 |
3,2 |
600 |
110 |
3,5 |
Характеристики грунтов:
|
№ слоя |
Плотность ρ, т/м3 |
Угол внутреннего трения φ, град. |
Сцепление с, тс/м2 (МПа) |
Коэффициент бокового давления ξ |
|
1 |
1,62 |
|
|
|
|
2 |
1,64 |
30 |
1,5 |
0,60 |
Компрессионная кривая:
Рис. 3
Расчет осадки сооружения выполняем методом послойного суммирования, который заключается в делении всей сжимаемой толщи на расчетные слои и суммировании деформаций отдельных слоев.
Рис. 4. Схема осадки сооружения
Полная осадка
сооружения равна сумме осадки погашения
разбухания r,
вызванного при отрытии котлована снятием
нагрузки
,
и собственно осадки s
за счет части веса сооружения (
):
.
Определение величины r.
Влияние котлована
заменим отрицательным напряжением
.
Начальное напряжение в основании сооружения до приложения нагрузки равно напряжению, существовавшему до отрытия котлована:
.
После приложения
нагрузки
напряжение в скелете грунта σ2
будет определяться как:
.
Согласно СНиП
2.02.01-83 величину На
для определения разбухания найдем из
условия
,где
-напряжение
от собственного веса грунта.
Величину На
находим графически (рис. 5) на пересечении
эпюр
и
.
|
z/b |
0,0 |
0,25 |
0,5 |
0,75 |
1,0 |
1,25 |
1,5 |
1,75 |
2,0 |
2,25 |
2,5 |
|
z, м |
0 |
1,5 |
3 |
4,5 |
6 |
7,5 |
9 |
10,5 |
12 |
13,5 |
15 |
|
kz |
1 |
0,96 |
0,82 |
0,67 |
0,55 |
0,46 |
0,4 |
0,35 |
0,31 |
0,28 |
0,25 |
|
,тс/м2 |
5,18 |
4,97 |
4,25 |
3,47 |
2,85 |
2,38 |
2,07 |
1,81 |
1,61 |
1,45 |
1,29 |
|
|
1,04 |
1,53 |
2,02 |
2,51 |
3,0 |
3,5 |
3,99 |
4,48 |
4,97 |
5,46 |
5,96 |
,тс/м2
Активная глубина разбухания На = 5,8 м.
Далее активную глубину На следует разделить на необходимое число расчетных слоев Δh – делим на 4 слоя. Для середины каждого слоя по компрессионной кривой (рис. 3) определяем коэффициенты пористости е1 и е2, отвечающие напряжениям σ1 и σ2.
σ1 и σ2 находим по расчетной схеме (рис. 5):
1 слой: z = 0,725 м.
тс/м2;
тс/м2.
2 слой: z = 2,175 м.
тс/м2;
тс/м2.
3 слой: z = 3,625 м.
тс/м2;
тс/м2.
4 слой: z = 5,075 м.
тс/м2;
тс/м2.
Суммарное значение r определим по формуле:
,
где:
е1
– коэффициент пористости грунта до
приложения нагрузки, соответствует
;
е2
– коэффициент пористости грунта после
приложения нагрузки, соответствует
.
Коэффициенты пористости определяем по компрессионной кривой (рис. 3).
Результаты расчета сводим в таблицу:
|
№ слоя |
σ1 |
σ2 |
е1 |
е2 |
|
Δh |
r |
|
1 |
6,373 |
1,287 |
0,649 |
0,657 |
-0,00485 |
1,45 |
-0,007 |
|
2 |
8,751 |
4,101 |
0,647 |
0,65 |
-0,00182 |
1,45 |
-0,00264 |
|
3 |
11,129 |
7,202 |
0,643 |
0,648 |
-0,00304 |
1,45 |
-0,0044 |
|
4 |
13,507 |
10,272 |
0,641 |
0,645 |
-0,00244 |
1,45 |
-0,0035 |
Σ r = -0,01754
Определение осадки сооружения s от нагрузки q*.
Начальное напряжение в основании сооружения до приложения нагрузки равно напряжению, существовавшему до отрытия котлована:
.
После приложения нагрузки q* напряжение увеличилось до:
,
где
─ напряжение от внешней нагрузки,
.
Среднее значение
распределенной нагрузки:
тс/м2.
Тогда
тс/м2
.
Строим эпюры напряжений от собственного веса грунта и приложенной нагрузки (рис. 6):
- от собственного веса грунта:
т. А:
(на
поверхности грунта);
т. В:
(на
дне котлована);
т. С:
,
(напряжение от собственного веса грунта).
- от приложенной нагрузки:
,
где кz
принимаем
из таблицы:
|
z/b |
0,0 |
0,25 |
0,5 |
0,75 |
1,0 |
1,25 |
1,5 |
1,75 |
2,0 |
2,25 |
2,5 |
|
z, м |
0 |
1,5 |
3 |
4,5 |
6 |
7,5 |
9 |
10,5 |
12 |
13,5 |
15 |
|
kz |
1 |
0,96 |
0,82 |
0,67 |
0,55 |
0,46 |
0,4 |
0,35 |
0,31 |
0,28 |
0,25 |
|
|
94,8 |
91,01 |
77,74 |
63,52 |
52,14 |
43,61 |
37,92 |
33,18 |
29,39 |
26,54 |
23,7 |
,
тс/м2
Проводим
вспомогательную линию
.
Активную глубину сжатия определяем на
пересечении линии
с эпюрой
,
исходя из условия
.
Активная глубина сжатия На =10,1 м.
Далее активную глубину На следует разделить на необходимое число расчетных слоев Δh – делим на 4 слоя. Для середины каждого слоя по компрессионной кривой (рис. 5) определяем коэффициенты пористости е1 и е2, отвечающие напряжениям σ1 и σ2.
σ1 и σ2 находим по расчетной схеме (рис. 5):
1 слой: z = 2,5 м.
тс/м2;
тс/м2.
2 слой: z = 7,5 м.
тс/м2;
тс/м2.
3 слой: z = 12,5 м.
тс/м2;
тс/м2.
4 слой: z = 17,5 м.
тс/м2;
тс/м2.
Осадка основания S от нагрузки q* определяется по формуле:
,
где:
е1
– коэффициент пористости грунта до
приложения нагрузки, соответствует
;
е2
– коэффициент пористости грунта после
приложения нагрузки, соответствует
.
Коэффициенты пористости определяем по компрессионной кривой (рис. 3).
Результаты расчета сводим в таблицу:
|
№ слоя |
σ1 |
σ2 |
е1 |
е2 |
|
Δh |
s |
|
1 |
10,525 |
28,263 |
0,631 |
0,617 |
0,0085837 |
5 |
0,0429185 |
|
2 |
20,775 |
36,884 |
0,621 |
0,612 |
0,0055521 |
5 |
0,027605 |
|
3 |
31,025 |
44,5095 |
0,614 |
0,606 |
0,0049566 |
5 |
0,024783 |
|
4 |
41,275 |
52,316 |
0,608 |
0,603 |
0,0031094 |
5 |
0,015547 |
Σ s =0,110853
Осадка основания s от нагрузки q* равна 0,11 м.
Рис. 5 Определения активной глубины для разбухания.
Рис. 6 Определения активной глубины для сжатия.