3.1.3 Расчет деформаций основания фундамента

Расчет осадки основания выполняется с целью установления соответствия требованиям, при которых конечная осадка основания и относительная разность осадок не должны превышать предельно допустимых значений, принимаемых по таблице 72 /10/ в зависимости от типа сооружения

S≤S_u, (18)

(∆S/L)≤(∆S/L)_u, (19)

Конечная осадка основания S с использованием расчетной схемы в виде линейно-деформируемого полупространства с условным ограничением сжимаемой толщи определяется методом послойного суммирования по формуле:

где β – безразмерный коэффициент, равный 0,8;

– среднее значение дополнительного вертикального напряжения в – том элементарном слое грунта, равное полусумме напряжений на верхней и нижней границах i –того элементарного слоя, кПа;

– соответственно толщина и модуль деформации i-того элементарного слоя грунта;

n – число слоев, на которое разбита сжимаемая толща грунта.

Разбиение сжимаемой толщи производится на однородные элементарные слои толщиной, не превышающей 0,4 ширины подошвы фундамента ( ≤ 0,4⋅b).

Рекомендуется принимать толщину элементарных слоев равную 0,2⋅b или 0,4⋅b.

= 0,4⋅b,м (21)

=0,4·2,2=0,88,м

Дополнительные вертикальные напряжения на глубине z от подошвы фундамента по вертикали, проходящей через центр подошвы фундамента, определяются по формуле:

где α – коэффициент, учитывающий распределение дополнительных напряжений по глубине, определяемый по таблице 55 [10] в зависимости от соотношения сторон подошвы фундамента и относительной глубины, равной m =2z/b;

z₀=0; z₁=0,88; z₂=1,76; z₃=2,64; z₄=3,52; z₅=3,15; z₆=4,4; z₇=5,28; z₈=6,16;

Следовательно

M₀=0; m₁=0,8; m₂=1,6; m₃=2,4; m₄=3,2; m₅=4; m₆=3,6; m₇=4,8; m₈=5,6;

Значение коэффициента α:

α ₀=1,000; α₁=0,840; α₂=0,476; α₃=0,312; α₄ =0,177; α₅=0,138; α₆=0,100; α₇=0,0,55;

Дополнительное вертикальное давление на основание

Р₀=Р_ср-σ_zg,0 (24)

– вертикальное напряжение от собственного веса грунта на уровне заложения подошвы фундамента.

При планировке срезкой вертикальное напряжение от собственного веса грунта на уровне заложения подошвы фундамента принимается

=γ'⋅d,кПа (26)

где γ ' – удельный вес грунта расположенного выше подошвы фундамента;

d – глубина заложения фундамента от поверхности планировки;

= 18,62⋅0,8=14,9 кПа

Вертикальное напряжение от собственного веса грунта на глубине z от подошвы фундамента, определяется по формуле:

где γ_i и h_i – соответственно удельный вес и толщина i -того элементарного слоя;

m – количество элементарных слоев, расположенных выше глубины z.

Для слоев водопроницаемого грунта, расположенных ниже уровня грунтовых вод, но выше водоупора, удельный вес грунта определяется с учетом взвешивающего действия воды. При определении в водоупорном слое следует учитывать давление столба воды, расположенного выше водоупора. Это давление составляет γ_w h_w ,где γ_w=10 кН/м³ – удельный вес воды; h_w – мощность слоя грунтовых вод, м. В качестве водоупора, рекомендуется принимать глины или суглинки, имеющие е ≤ 0,5 и I_L ≤ 0,1.

Нижняя граница сжимаемой толщи основания принимается на глубине z = H_c,где выполняется условие

≤ 0,2

Если найденная нижняя граница сжимаемой толщи располагается в грунте с модулем деформации Е ≤ 5 МПа или такой слой залегает непосредственно ниже глубины z = H_c , то нижняя граница определяется исходя из условия ≤ 0,1 .

Слева от оси фундамента наносят эпюру напряжений от собственного веса грунта, справа – эпюру дополнительных напряжений. Затем справа производят построение вспомогательной эпюры напряжений от собственного веса грунта. В точке пересечения вспомогательной эпюры с эпюрой дополнительных давлений находится нижняя граница сжимающей толщи.

Расчеты осадок в элементарных слоях рекомендуется выполнять в табличной форме имеющей следующий вид:

Таблица 4 – Расчет осадок в элементарных слоях

№	z, м	m	α	σzg, кПа	σzp, кПа	σ zp,ср кПа	Ei, МПа	Si см
0	0	0	1,000	14,9	392,16	-	33	1,046
1	0,88	0,8	0,840	31,28	329,41	360,79	33	0,88
2	1,76	1,6	0,476	64,05	186,67	258,04	33	0,49
3	2,64	2,4	0,312	113,2	122,35	154,51	37,5	0,33
4	3,52	3,2	0,177	178,74	69,41	95,88	37,5	0,16
5	4,4	4	0,138	213,02	54,11	61,76	37,5	0,13
6	5,28	4,8	0,100	255,1	39,22	46,67	37,5	0,09
7	6,16	5,6	0,055	303,09	21,57	30,4	37,5	0,05

Осадка фундамента равна 3,17 см.

S≤S_u,

3,17≤10, условие выполняется.

Рисунок 3 - Определение осадка монолитного фундамента