2. Определение просадки грунта от собственного веса Последовательность расчета:

1) Определяют расчетные физические характеристики грунтов:

- удельный вес сухого грунта , кН/м³

- коэффициент пористости

- пористость

- удельный вес грунтов в водонасыщенном состоянии

, кН/м³

где: S_r - коэффициент водонасыщения, принимается равным для суглинков - 0,8; для супесей - 0,85;

γ_ω = 10 кН/м³ - удельный вес воды.

2) Определяют напряжения от собственного веса грунтов на отметках подошвы каждого слоя по формуле:

, кПа (2.1)

где: h_i - мощность i-го слоя просадочного грунта.

3) Вычерчивают расчетную схему (рис.2.1), на которой показывается геологический разрез лессовой толщи до непросадочного слоя в масштабе 1:100. На схеме строят эпюру напряжений от собственного веса грунта и эпюры начального просадочного давления Р_sl,i (масштаб напряжений 1 см = 50 кПа (100 кПа)). В пределах каждого просадочного слоя начальное просадочное давление принимается постоянным, потому эпюры имеют вид прямых, параллельных оси z (рис. 2.1).

4) Просадка грунта происходит в пределах участка слоя h_sl,i, где

Р_sl,i < σ_zg

5) Определяют среднее напряжение σ_sl,i в каждом слое толщиной h_sl,i.

6) Строят графики зависимости относительной просадочности от напряжения ε_sl = f(σ_zg), по которым определяют значения ε_sl,i, соответ-ствующие σ_sl,i. ( рис. 2.2).

7) Просадку основания от собственного веса определяют как сумму просадок всех слоев толщиной h_sl,i по формуле: S_sl,g = ε_sl,i· h_sl,i, (2.2)

Рис. 2.1.Схема расределения нагрузки от собсвенного веса грунта

и начального просадочного давления по глубине.

Рис. 2.2. Графики зависимости коэффициента относительной просадочности от вертикальных напряжений.

3. Расчет основания столбчатого фундамента на просадочных грунтах по деформациям

Расчет оснований на просадочных грунтах по деформациям производят исходя из условия:

S + S_sl ≤ S_u (3.1)

где: S - осадка фундамента, определяется расчетом как для обычных непросадочных грунтов с деформационными характеристиками, соответствующими природной или установившейся влажности;

S_sl - деформация основания, вызванная просадкой грунта;

S_{u -} предельно допустимая величина совместной деформации основания и сооружения (принимаем S_u = 10 см согласно [4]).

Последовательность расчета:

3.1. Расчет осадки методом послойного суммирования.

1) Определяют среднее давление под подошвой фундамента:

, кПа (3.2)

где: N - вертикальная нагрузка, кН;

А =b·l – площадь подошвы фундамента, м²;

d - глубина заложения фундамента, м;

γ = 20 кН/м³ – осреднённый удельный вес бетона фундамента и грунта на его обрезах.

2) Определяют напряжения от собственного веса грунта σ_zg на отметках подошвы слоёв:

, кПа (3.3)

и подошвы фундамента σ_zg0: , кПа (3.4)

где: γ_i - удельный вес грунта природной влажности;

h_i - мощность і - го слоя грунта, м

3) Вычерчивают расчетную схему (М1:100, рис. 3.1), на которой показывают геологический разрез, необходимые параметры для расчета и поперечное сечение фундамента глубиной заложения d.

На схеме строят эпюру σ_zg .

4) Определяют дополнительное напряжение от внешней нагрузки на отметке подошвы фундамента:

, кПа (3.5)

5) Просадочную толщу ниже подошвы разбивают на элементарные слои толщиной: , м

6) Определяют дополнительные напряжения на границах элементарных слоёв по формуле:

, кПа (3.6)

где: α - коэффициент рассеивания напряжений по глубине, зависящий от = 2z/b и η=l/b ( табл. 5.3 Приложения), здесь b и l - ширина и длина подошвы фундамента.

На расчетной схеме строят эпюру σ_zр (рис. 3.1).

7) Определяют напряжения от собственного веса грунта, вынутого из котлована, на отметках подошвы каждого элементарного слоя:

, кПа (3.7)

- коэффициент, принимаемый по табл.5.3 Приложения и зависящий от ( - ширина котлована);

Примечание: Так как в работе расчет выполняется для единичного столбчатого монолитного фундамента, принимают размеры котлована приблизительно равными размерам подошвы фундамента, соответственно, значение будет равно значению для фундамента.

На расчетной схеме (рис. 3.1) строят эпюру .

8) Уплотнение грунта происходит в пределах сжимаемой толщи, нижняя граница которой находится на глубине Н_с, где

σ_zр ≤ 0,2·σ_zg (при Е ≥ 5 МПа) или

σ_zр ≤ 0,1·σ_zg (при Е < 5 МПа)

Нижнюю границу сжимаемой толщи определяют графически. Для этого значения эпюры σ_zр умножают в 5(10) раз и полученные значения откладывают влево от оси z. Точка пересечения эпюр σ_zg и 5·σ_zр (10·σ_zр) соответствует нижней границе сжимаемой толщи В.С. (рис. 3.1).

9) Осадку фундамента определяют как сумму осадок элементарных слоев до глубины В.С. по формуле:

(3.8)

где: β - коэффициент, равный 0,8;

σ_zp,i - среднее значение дополнительного давления в пределах «i-го» слоя грунта;

σ_zγ,i - среднее значение вертикального напряжения от собственного веса грунта, вынутого из котлована, в «i-м» слое грунта;

h_i - толщина элементарного слоя;

Е_{i -} модуль деформации грунта, в пределах которого находится «i-й» слой.

10) Результаты расчета напряжений σ_zp, σ_zγ и осадок элементарных слоев S_i заносят в таблицу 3.1.

Таблица 3.1.

№		Z, м		, кПа	, кПа	, кПа	, кПа	- кПа	, cм	, кПа	, cм

Рис. 3.1. Расчетная схема к расчету осадки и просадки фундамента.