Обчислення суфозійного осідання засолених грунтів

Д.28 Суфозійне осідання s_sf основи, складеної засоленими ґрунтами, при вертикальній фільтрації визначають за формулою

s_sf = , (Д.27)

де ε_sf,i - відносний суфозійний стиск ґрунту i-го шару при тиску р, що дорівнює сумарному вертикальному напруженню на глибині, що розглядається, від зовнішнього навантаження σ_zp і власної ваги ґрунту σ_zg, обчислюють згідно з Д.29;

h_i - товщина i-го шару засоленого ґрунту;

n - кількість шарів, на яку розділена зона суфозійного осідання засолених ґрунтів.

Д.29 Відносний суфозійний стиск ε_sf обчислюють:

а) при польових випробуваннях статичним навантаженням штампами з довготривалим замочуванням грунтів (ДСТУ Б В.2.1-7) за формулою

ε_sf = s_sf,p /d_p, (Д.28)

де s_sf,р - суфозійне осідання штампу при тиску р = σ_zp + σ_zg;

d_p - зона суфозійного осідання основи під штампом;

б) при компресійно-фільтраційних випробуваннях (ГДСТУ Б В.2.1-4) за формулою

ε_sf = (h_sat,p – h_sf,p)lh_sf,p, (Д.29)

де h_sat,p - висота того ж зразка після замочування (повного водонасичення) при тиску p = σ_zp + σ_zg;

h_sf,p - висота того ж зразка ґрунту після довготривалої фільтрації води та вилуговування солей при тиску р.

Визначення осідань за межами лінійної залежності між напруженнями і деформаціями в грунті

Д.30 Осідання основи s_p при тиску під підошвою фундаменту р, що перевищує розрахунковий опір основи R, слід визначати з урахуванням фізичної нелінійності деформування грунту з використанням нелінійних моделей згідно з Д.30, Д.31.

Осідання однорідної основи s_p за межами лінійної залежності при відсутності ексцентриситету допускається визначати за формулою:

s_p = s_R (Д.30)

де s_R - осідання основи при тиску р = R (1,2R, якщо задовольняються вимоги Е.10);

р_и - граничний опір грунту основи, що визначають як відношення сили граничного опору основи до приведеної площі підошви фундаменту N_uI ;

σ_zg,0 - вертикальне напруження від власної ваги грунту на рівні підошви фундаменту.

Формулу (Д.30) допускається застосовувати при однорідній основі в межах глибини z_u, що визначають за формулою (Д.31), але приймають не менше ніж z_u = b (b - ширина фундаменту).

z_u = s_R Ē / (βp₀) , (Д.31)

де s_R - те саме, що у формулі (Д.30);

Ē - середнє значення модуля деформації грунтів основи в межах стисливої товщі визначають за формулою (Д.13);

β - безрозмірний коефіцієнт 0,8;

p₀ - додатковий вертикальний тиск на основу.

Розрахункові моделі ґрунтової основи

Д.31 Для розрахунку фундаментів як конструкцій на деформованій основі слід застосовувати плоскі, просторові, контактні, дискретні розрахункові моделі безперервного середовища, що моделюють роботу ґрунтової основи:

• лінійно-деформоване середовище;

• модель перемінного коефіцієнта жорсткості;

• пружно-пластична модель - лінійно-деформоване середовище, доповнене умовою міцності;

• просторова дискретна модель;

- інші моделі, застосування яких не вимагає визначення дослідним шляхом спеціальних (деформаційних і міцнісних) характеристик ґрунту, не передбачених нормами на проведення інженерно-геологічних вишукувань у будівництві.

Використання в розрахунках конструкцій на деформованій основі інших розрахункових моделей, що вимагають для свого застосування визначення дослідним шляхом спеціальних (деформаційних і міцнісних) характеристик ґрунту, можливо за умови, якщо проектом передбачені випробування дослідних конструкцій фундаментів і основи за спеціальною методикою.

Д.32 При розрахунку ґрунтової основи методом скінченних елементів або кінцевої різності розрахункову схему ґрунтової основи у вигляді лінійно-деформованого півпростору слід моделювати у вигляді континууму, розділеного на скінченні елементи чи розрахункові вузли сітки кінцевих різностей.

При цьому розміри континууму в розрахунковій схемі повинні прийматись за умови виключення впливу умов закріплення на його межах на результати розрахунку конструкцій.

Д.ЗЗ Модель ґрунтової основи у вигляді лінійно-деформованого середовища слід характеризувати:

• при навантаженні - модулем деформації ґрунту, що визначає лінійну залежність між напруженнями і сумою пружної і пластичної деформації ґрунту;

• при розвантаженні та при повторному навантаженні до напружень, з яких почалось розвантаження, - модулем пружності ґрунту, що визначає лінійну залежність між напруженнями і пружною деформацією ґрунту;

• коефіцієнтом поперечної деформації, що визначається згідно з ДСТУ Б В.2.1-4.

Д.34 При використанні моделі ґрунтової основи у вигляді лінійно-деформованого середовища слід дотримуватись вимог 7.6.8. Розрахунковий опір ґрунту на заданій глибині визначають як для умовного фундаменту. Величина розрахункового опору може бути підвищена за умов Е.10.

Д.35 Модель перемінного коефіцієнта жорсткості характеризується коефіцієнтами жорсткості, що представляють собою відношення середнього тиску на основу до суми пружного і пластичного осідання поверхні основи у функції від координат точок поверхні основи, який визначають згідно з ДБН В.1.1-5.

Д.36 Розрахункову схему ґрунтової основи при використанні моделі перемінного коефіцієнта жорсткості слід приймати у вигляді: скінченних елементів спеціального типу, що контактують з основою, які характеризуються коефіцієнтами жорсткості, чи стрижневих елементів, осьову жорсткість яких визначають з умови рівності осідань ґрунтової основи й стрижнів, що моделюють роботу ґрунтової основи в розрахунковій схемі.

Д.37 Розрахункову схему основи при використанні в якості моделі ґрунтової основи пружно-пластичного середовища слід приймати відповідно до вимог для моделі лінійно-деформованого півпростору. Модель ґрунтової основи у вигляді пружно-пластичного середовища характеризується:

• при навантаженні до досягнення напружень, що відповідають міцності ґрунту, - модулем деформації ґрунту, що визначає лінійну залежність між напруженнями і сумою пружної і пластичної деформації ґрунту;

• при навантаженні після досягнення напружень, що відповідають міцності ґрунту, - умовним модулем деформації, що приймають не більше 0,001 фізичного модуля деформації ґрунту;

• при розвантаженні та при повторному навантаженні до напружень, з яких почалось розвантаження, - модулем пружності ґрунту, що визначає лінійну залежність між напруженнями і пружною деформацією ґрунту;

• коефіцієнтом поперечної деформації, що визначають за коефіцієнтом бічного тиску в стадії, близькій до руйнування ґрунту, у залежності від виду і стану ґрунту;

• питомим зчепленням і кутом внутрішнього тертя ґрунту.

Д.38 Розрахунок ґрунтової основи з використанням моделі ґрунту у вигляді пружно-пластичного середовища необхідно виконувати з урахуванням вимог:

• величину ступеня навантаження визначають з умови досягнення граничного стану в розрахунковій елементарній області середовища (у скінченному елементі чи у вузлі кінцево-різницевої розрахункової схеми) з урахуванням траєкторії навантаження на розрахунковому ступені навантаження, для якого приймається гіпотеза простого навантаження;

• розвантаження та повторне навантаження до напружень, з яких почалось розвантаження, в елементарній розрахунковій області середовища (у скінченному елементі чи у вузлі кінцево-різницевої розрахункової схеми) враховують за законом лінійно-деформованого середовища, що характеризується модулем пружності ґрунту.

Д.39 При розрахунках будівель та споруд, що розташовані на основах, які можуть деформуватись у часі за рахунок повзучості чи консолідації, для визначення несприятливого розподілу зусиль у конструктивних елементах споруд слід встановлювати і перевіряти розрахунком "критичний час" навантаження системи "основа - фундамент - споруда" з використанням характеристик деформування у часі грунту і матеріалів конструкцій споруд, визначених за спеціальним завданням.

Д.40 Для визначення контактних напружень допускається використання нелінійних моделей: контактних (з одним або двома коефіцієнтами відпору, комбіновані), механіки суцільного середовища (нелінійної пружності, у т.ч. гіперболічної, пружно-пластичної на основі деформаційної теорії пластичності або пластичної течії, пружнов'язкі і в'язкопластичні).