Вопрос 4

19 Расчет осадок методом послойного суммирования

Метод послойного суммирования является основным расчетным методом СНиП 2.02.01-83 по определению осадок фундамента (при P_mII≤R).

Осадка основания S с использованием расчетной схемы ЛДПП определяется как сумма осадок отдельных слоев грунта n, на которые разбита сжимаемая толща Н_C, по формуле при d<5.0м:

где β — безразмерный коэффициент, равный 0,8 (по СНиП 2.02.01-83*);

σ_zpi— среднее значение дополнительного вертикального нормального напряжения в i-м слое грунта, проходящего через центр подошвы фундамента;

h_i и Е_i — толщина и модуль деформации 1-го слоя грунта;

n — число слоев, на которое разбита сжимаемая толща основания (с учетом различа­ющихся по сжимаемости грунтов).

Рекомендуется следующий порядок определения осадки S:

1. строят геологический разрез скважины вблизи рассчитываемого фундамента, на котором показываются для каждого слоя грунта: порядковый ИГЭ, название грун­та, модуль деформации (Е), удельный вес грунта (γ_II), мощность, глубина от поверхнос­ти земли до подошвы слоя, отметки слоев и уровень подземных вод;

2. на геологическом разрезе с правой стороны наносят в масштабе профиль рас­считанного фундамента (схему) на проектной отметке заложения, причем в плоскость чертежа всегда помещают меньшую сторону подошвы (в);

3. строят эпюру природных давлений (σ_zq) от собственного веса грунта для каждо­го слоя (обычно слева от вертикальной оси, проходящей через середину подошвы фундамента). Эпюра строится от поверхности природного рельефа. Для грунтов, за­легающих ниже УПВ, но выше водоупора и испытывающих гидростатическое взвеши­вание (пески, супеси, ленточные глинистые грунты), необходимо учитывать взвеши­вающее действие воды:

Водонепроницаемые грунты (например, твердые глины) взвешивающего действия воды не испытывают и рассматриваются как водоупор. В этом случае на водоупор пе­редается давление столба (h_w) вышележащей воды, равное γ_wII h_w, где γ_wII =(10 кН/м³).

Вертикальное напряжение от собственного веса грунта σ_zq на границе слоя, располо­женного на глубине Z_i от подошвы фундамента, определяется по формуле:

где n — число пластов грунта с различной плотностью (γ_IIi) от поверхности до рас­сматриваемой глубины z (Н_с); h_i — толщина слоя;

4) определяют величину дополнительного (уплотняющего) давления (Р₀) под подошвой фундамента МПа (КПа); дополнительное давление принимается равным расчетному (фактическому) давлению по подошве фундамента (Р_mII) за вычетом природного давления в уровне подошвы фундамента ( ) (для фундаментов шириной b≥10 м принимаются Р₀=Р_mII):

где (при планировке срезкой) или (при планировке подсып­кой). Здесь р'_II— плотность грунта, расположенного выше подошвы фундамента;

5. толщу основания ниже подошвы фундамента разбивают на элементарные слои вы­сотой не более 0,4 в (с учетом залегания слоев грунта), где в — ширина (меньшая сторона) подошвы фундамента. Толщины слоев (h_i) принимаются по возможности одинаковыми;

6. для каждой глубины (границы между двумя выделенными соседними элемен­тарными слоями) находят дополнительные вертикальные напряжения по формуле:

где α — коэффициент рассеивания (затухания) напряжений, определенный по табли­це 1 приложения 2 СНиП 2.02.01-83*.

Коэффициент α зависит от формы подошвы фундамента ξ=l/b и соотношения сторон и относительной глубины (z — расстояние от подошвы фундамента до точки на оси z, в которой определяется напряжение σ'_ZP).

Задаваясь значением ξ, с учетом напластования по табл. 1 приложения 2 СНиП 2.02.01 (или др.), определяют α.

Полученные данные для каждого слоя наносят с правой стороны от оси фундамента и строят эпюру дополнительных вертикальных напряжений (σ_ZP) в грунте от сооружения.

Следует помнить, что при построении эпюр природного σ_zq и дополнительного σ_ZP напряжений масштаб принимают одинаковым;

7) определяют нижнюю границу сжимаемой толщи (В.С).

Мощность сжимаемой толщи основания Нc принимается по оси фундамента его от подошвы до глубины, где величина дополнительного вертикального напряжения (σ_ZP) составляет 20% (10%) от природного давления (σ_zq), с точностью ± 0,005 МПа: σ_zp =0,2 σ_zq - для песчаных и пылевато-глинистых грунтов («хороших»).

Если найденная нижняя граница сжимаемой толщи (В.С) заканчивается в слое слабо­го грунта Е≤5 МПа, или если такой слой залегает непосредственно ниже этой грани­цы, он должен быть включен в состав сжимаемой толщи Нc. В этих случаях ВС огра­ничивается соотношением: σ_zp=0,1σ_zq

В .С удобнее определить графически из условия, чтобы правая ордината (σ_zp) состав­ляла 20% (или 10%) от левой ординаты для той же точки.

Схема расчета осадок

8. определяют конечную (стабилизированную) осадку основания фундамента S как сумму осадок всех элементарных грунтовых слоев ( ) в пределах сжимаемости толщи основания (Hc): , где

9) найденная величина ожидаемой расчетной осадки для каждого фундамента зда­ния не должна превышать значений, приведенных в приложении 4 СНиП 2.02.01-83*. В противном случае фундаменты перепроектируют.