7. Расчет осадок отдельно стоящего фундамента методом послойного суммирования

Расчет деформаций основания большей частью сводятся к определение осадки в соответствии с требованиями СНиП 2.02.01-83 Основания зданий и сооружений. Методика расчета представляет следующее.

7.I. Осадка основания s с использованием расчетной схемы в виде линейно-деформируемого полупространства определяет­ся методом послойного суммирования по формуле

где β - безразмерный коэффициент, равный 0,8;

σ_zpi - среднее значение дополнительного вертикального нормаль­ного напряжения в i -ом слое грунта, равное полусумме указанных напряжений на верхней z_i-1 и нижней z_i гра­ницах слоя по вертикали, проходящей через центр подош­вы фундамента;

h_i и E_i - соответственно толщина и модуль деформации i-го слоя грунта;

n - число слоев, на которое разбита сжимаемая толща осно­вания.

При этом распределение вертикальных нормальных напряжений по глубине основания принимается в соответствии со схемой, при­веденной на рис.7.1.

Рис.7.1. Схема распределения вертикальных, напряжений в линейно-деформируемом полупространстве.

DL- отметка планировки; NL - отметка поверхности природного рельефа; FL - отметка подошвы фундамента; WL - уровень подзем­ных вод; В.С- нижняя граница сжимаемой толщи; d и d_n - глубина заложения фундамента соответственно от уровня планировки и по­верхности природного рельефа; b - ширина фундамента; р - сред­нее давление под подошвой фундамента; р₀ - дополнительное давле­ние на основание; (σ_zg и σ_zg0 - вертикальное напряжение от собст­венного веса грунта на глубине Z от подошвы фундамента и на уровне подошвы; σ_zр и σ_zр дополнительное вертикальное напряже­ние от внешней нагрузки на глубине Z от подошвы фундамента и на уровне подошвы; H_с - глубина сжимаемой толщи

Примечание. При значительной глубине заложения фундаментов расчет осадки рекомендуется производить с использованием расчет­ных схем, учитывающих разуплотнение грунта вследствие разработки котлована.

7.2. Дополнительные вертикальные напряжения на глубине Z от подошвы фундамента: σ_zр - по вертикали, проходящей через центр подошвы фундамента, σ_zр.c - вертикали, проходящей через уг­ловую точку прямоугольного фундамента, определяются по формулам

σ_zр = αp₀;

σ_zр.c = αp₀/4, (7.1)

α - коэффициент, принимаемый по табл.1.16 (Приложение 1) в зависимости от формы подошвы фундамента, соотношения сторон прямо­угольного фундамента и относительной глубины, равной: ξ = 2z/b - при определении σ_zр и ξ = z/b- при определении σ_zр.с;

ρ₀= ρ - σ_zg0 - дополнительное вертикальное давление на основание, для фундаментов шириной b≥10 м принимается ρ₀= ρ ;

ρ - среднее давление под подошвой фундамента;

ρ_zg0 вертикальное напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента (при планировке срезкой принимается ρ_zg0=γ’d, при отсутствии планировки и планировке подсыпкой ρ_zg0=γ’d_n , где γ’ - удельный вес грунта, расположенного выше подошвы, d и d_n - обозначены на рис.1.

7.3. Дополнительные вертикальные напряжения σ_zpa глубине Z по вертикали, проходящей через произвольную точку А (в пре­делах или за пределами рассматриваемого фундамента с дополнитель­ным давлением по подошве, равным р₀) определяются алгебраичес­ким суммированием напряжений σ_zp.cj ; в угловых точках четырех фиктивных фундаментов (рис.7.2) по формуле

(7.2)

Рис.7.2. Схема к определению дополнительных вертикальных напряжений σ_zp.a основания рассчитываемого фундамента с учетом влияния соседнего фундамента методом угловых точек

а - схема расположения рассчитываемого 1 и влияющего фундамента 2; б - схема расположения фиктивных фундаментов с указанием знака напряжений σ_zp.nf в формуле (7.2) под углом J -го фундамента

7.4. Дополнительные вертикальные напряжения σ_zp.nf на глуби­не Z по вертикали, проходящей через центр рассчитываемого фун­дамента, с учетом влияния соседних фундаментов или нагрузок на прилегающие площади определяются по формуле

(7.3)

где k - число влияющих фундаментов.

7.5. Вертикальное напряжение от собственного веса грунта σ_zg на границе слоя, расположенного на глубине Z от подошвы фун­дамента, определяется по формуле

(7.4)

где γ’ - удельный вес грунта, расположенного выше подошвы фундамента;

d_n - обозначение см.рис.7.1;

γ_i и h_i - удельный вес и толщина i-го слоя грунта.

Удельный вес грунтов, залегающих ниже уровня подземных вод, но выше водоупора, должен приниматься с учетом взвешивающего дей­ствия воды.

При определении σ_zg в водоупорном слое следует учитывать давление столба воды, расположенного выше рассматриваемой глуби­ны.

7.6. Нижняя граница сжимаемой толщи основания принимается на глубине z = Н_с , где выполняется условие σ_zp=0,2σ_zg (здесь σ_zp - дополнительное вертикальное напряжение на глубине z = Н_с по вертикали, проходящей через центр подошвы фундамента; σ_zg - вертикальное напряжение от собственного веса грунта.

Если найденная по указанному выше условию нижняя граница сжимаемой толщи находится в слое грунта с модулем деформации Е < 5 МПа (50 кгс/см ) или такой слой залегает непосредственно ниже глубины z = Н_с, нижняя граница сжимаемой толщи определяется исходя из условия σ_zp=0,1σ_zg .

7.7. Осадка основания с использованием схемы линейно-деформируемого слоя определяется по формуле

, (7.5)

где р - среднее давление под подошвой фундамента (для фундамен­тов шириной b < 10 м принимается р = р₀);

b - ширина прямоугольного или диаметр круглого фундамента;

k_c и k_m - коэффициенты;

п - число слоев, .различающихся по сжимаемости в пределах расчетной толщины слоя Н;

k_i и k_i-1 - коэффициенты, определяемые в зависимости от формы фундамента, соотношения сторон прямоугольного фундамента и относительной глубины, на которой располо­жены подошва и кровля i -го слоя (соответственно и );

Е_; - модуль деформации i-го слоя грунта.

Примечание. Формула (7.5) служит для определения средней осад­ки основания, загруженного равномерно распределенной по ограниченной площади нагрузкой. Эту формулу допускается применять для определения осадки жестких фундаментов.

Примеры расчетов осадок отдельно стоящих фундаментов см. в Приложении IV, V.