Расчёт осадок ленточных фундаментов

Расчёт величин деформаций оснований на стадии проектирования сооружений позволяет выбрать наиболее правильные конструктивные решения фундаментов и надземных частей сооружений. Осадки оснований оказывают решающее влияние на прочность и устойчивость надземных конструкций. Если равномерные осадки не превышают допустимых пределов, то они не создают дополнительных напряжений и деформаций в элементах надземных конструкций и с этой точки зрения являются безопасными. Опасны для сооружений неравномерные осадки. Степень влияния неравномерных осадок на прочность и устойчивость сооружений зависит от их конструктивной жёсткости.

Совместная деформация основания и сооружения может характеризоваться:

- абсолютной осадкой отдельного фундамента S;

- средней осадкой основания сооружения S';

- относительной неравномерностью осадок фундаментов ΔS/L, т. е. разностью вертикальных перемещений, отнесённой к расстоянию между осями фундаментов;

- креном фундамента или сооружения в целом i;

- относительным углом закручивания здания или сооружения θ;

- горизонтальным перемещением фундамента или сооружения в целом U.

Расчёт осадки фундамента производится на действие осевых расчётных нагрузок с коэффициентом надёжности по нагрузке γ_f=1 исходя из условий:

S≤S_U; S'≤S'_U,

где S и S' – расчётные величины абсолютных и средних осадок основания и сооружения, определяемые расчётом; S_U и S_U' – предельные значения абсолютных и средних осадок [1, табл4.1].

Принимаем S_U= 0,1м; S'_U=0.002;

Расчёт осадки фундамента методом послойного суммирования используется для расчёта осадок фундаментов шириной до 10 м при отсутствии в пределах сжимаемой толщи грунтов с модулем деформации Е>100МПа. Сущность метода заключается в определении осадок элементарных слоёв основания в пределах сжимаемой толщи от дополнительных вертикальных напряжений σ_zp, возникающих от нагрузок, передаваемых сооружением. Осадка фундамента определяется суммированием осадок элементарных слоёв основания.

Для определения глубины сжимаемой толщи Н_с вычисляют напряжения от собственного веса грунта σ_zg и дополнительные, от внешней нагрузки σ_zp.

Нижняя граница сжимаемой толщи основания принимается на глубин z=Н_с от подошвы фундамента, где выполняется условие:

σ_zp =0,2 σ_zg.

Строят геологический разрез грунтов строительной площадки на месте рассчитываемого фундамента. Однородные слои грунта ниже подошвы фундамента расчленяют на слои толщиной h_i ≤ 0,4b. На границах указанных слоёв по оси фундамента определяют вертикальные напряжения σ_zp и σ_zg. Вертикальное напряжение от собственного веса грунта σ_zp на границе слоя, расположенного на глубине z от подошвы фундамента, определяют по формуле:

σ_zg = γ'd_п + ,

где γ‘– удельный вес грунта, расположенного выше подошвы фундамента;

d_п – глубина заложения фундамента от природного рельефа;

γ _i, h_i – удельный вес и толщина i-го слоя грунта.

Дополнительные вертикальные напряжения от внешней нагрузки определяют по формуле:

σ_zp =α(р -σ_zg,о)=α р_о,

где р – среднее давление по подошве фундамента от расчётных нагрузок при расчёте по II группе предельных состояний;

σ_zg,о – вертикальное напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента, считая от природного рельефа;

α - коэффициент, учитывающий изменение с глубиной дополнительного давления [1, табл4.2];

р_о – дополнительное вертикальное давление на основание в плоскости фундамента.

Принимают, что деформации сжатия каждого слоя толщиной h_i происходят при отсутствии бокового расширения. Осадку элементарного слоя определяют от среднего напряжения в рассматриваемом слое σ_zpi. Полная осадка всей сжимаемой толщи S слагается из осадок отдельных слоёв и определяется по формуле:

S=β ,

где: β - безразмерный коэффициент, равный 0,8;

n– число слоёв, на которые разделена по глубине сжимаемая толща основания;

σ_zpi – среднее значение дополнительного вертикального нормального напряжения в i-м слое грунта;

h_i=h= 0,35м – толщина i-го слоя грунта;

E_i – модуль деформации i-го слоя грунта.

Рассмотрим сечение 1-1. Ширина фундамента b=1,4м. Глубина заложения – 2,1 м. Среднее давление под подошвой фундамента Р=153,64 кПа. Основание – суглинок тугопластичный толщиной d_п = 2,57 м с γ_II= 16,95 кН/м³ и Е = 9,74 МПа.

Вертикальные напряжения от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента: σ_zg,о= 15,02·2,1 =31,542 кПа.

Дополнительное давление на основание под подошвой фундамента:

р_о= р - σ_zg,о = 153.64 – 31.542 = 122,1 кПа.

Для нахождения глубины сжимаемой толщи определим σ_zg и σ_zp по оси фундамента. Полученные данные сводим в таблицу.

№	Z	ξ=2z/b,м	a	σzp, кПа	σzg, кПа	0,2σzg, кПа	σzpi, кПа	hi, м	Еi, МПа	Si, мм
	0.000		1.000	122.1	31.542	6.3084			9.74
	0.500	0.71	0.866	105.7386	40.017	8.0034	113.9193	0.5	9.74	4.68
	1.000	1.43	0.578	70.5738	48.492	9.6984	88.1562	0.5	9.74	8.30
	1.473	2.10	0.463	56.5323	56.50935	11.30187	63.55305	0.473	9.74	10.77
	1.973	2.82	0.304	37.1184	65.48435	13.09687	46.82535	0.5	9.6	12.72
	2.473	3.53	0.209	25.5189	74.45935	14.89187	31.31865	0.5	9.6	14.02
	2.900	4.14	0.176	21.4896	82.124	16.4248	23.50425	0.427	9.6	14.86
Нижняя граница сжимаемой толщи
	3.400	4.86	0.130	15.873	91.929	18.3858	18.6813	0.500	21.5	15.21

Полная осадка всей сжимаемой толщи

S=1.5 см =10 см

Нижняя граница сжимаемой толщи = 4.86 м.

Сечение 3-3. Ширина фундамента b=1,4м. Глубина заложения – 2,4 м. Среднее давление под подошвой фундамента Р=182.625 кПа. Основание – суглинок тугопластичный толщиной d_п = 2,57 м с γ_II= 16,95 кН/м³ и Е = 9,74 МПа.

Вертикальные напряжения от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента: σ_zg,о= 15,02·2,1 =31,542 кПа.

Дополнительное давление на основание под подошвой фундамента:

р_о= р - σ_zg,о = 182.625 – 31.542 = 151,08 кПа.

Для нахождения глубины сжимаемой толщи определим σ_zg и σ_zp по оси фундамента. Полученные данные сводим в таблицу.

№	Z	ξ=2z/b,м	a	σzp, кПа	σzg, кПа	0,2σzg, кПа	σzpi, кПа	hi, м	Еi, МПа	Si, мм
	0.000		1.000	151.08	31.542	6.3084			9.74
	0.500	0.71	0.866	130.8353	40.017	8.0034	140.9576	0.5	9.74	5.79
	1.000	1.43	0.578	87.32424	48.492	9.6984	109.0798	0.5	9.74	10.27
	1.473	2.10	0.463	69.95004	56.50935	11.30187	78.63714	0.473	9.74	13.32
	1.973	2.82	0.304	45.92832	65.48435	13.09687	57.93918	0.5	9.6	15.74
	2.473	3.53	0.209	31.57572	74.45935	14.89187	38.75202	0.5	9.6	17.35
	2.900	4.14	0.176	26.59008	82.124	16.4248	29.0829	0.427	9.6	18.39
	3.400	4.86	0.130	19.6404	91.929	18.3858	23.11524	0.500	21.5	18.82
Нижняя граница сжимаемой толщи
	3.900	5.57	0.099	14.95692	101.734	20.3468	17.29866	0.500	21.5	19.14

Полная осадка всей сжимаемой толщи

S=1.9 см =10 см

Нижняя граница сжимаемой толщи = 3.9 м.

Сечение 2-2. Ширина фундамента b=1,2м. Глубина заложения – 2,1 м. Среднее давление под подошвой фундамента Р=192.051 кПа. Основание – суглинок тугопластичный толщиной d_п = 2,57 м с γ_II= 16,95 кН/м³ и Е = 9,74 МПа.

Вертикальные напряжения от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента: σ_zg,о= 15,02·2,1 =31,542 кПа.

Дополнительное давление на основание под подошвой фундамента:

р_о= р - σ_zg,о = 192.051 – 31.542 = 160,527 кПа.

Для нахождения глубины сжимаемой толщи определим σ_zg и σ_zp по оси фундамента. Полученные данные сводим в таблицу.

№	Z	ξ=2z/b,м	a	σzp, кПа	σzg, кПа	0,2σzg, кПа	σzpi, кПа	hi, м	Еi, МПа	Si, мм
	0.000		1.000	160.5	31.542	6.3084			9.74
	0.500	0.71	0.866	138.993	40.017	8.0034	149.7465	0.5	9.74	6.15
	1.000	1.43	0.578	92.769	48.492	9.6984	115.881	0.5	9.74	10.91
	1.473	2.10	0.463	74.3115	56.50935	11.30187	83.54025	0.473	9.74	14.15
	1.973	2.82	0.304	48.792	65.48435	13.09687	61.55175	0.5	9.6	16.72
	2.473	3.53	0.209	33.5445	74.45935	14.89187	41.16825	0.5	9.6	18.43
	2.900	4.14	0.176	28.248	82.124	16.4248	30.89625	0.427	9.6	19.53
	3.400	4.86	0.130	20.865	91.929	18.3858	24.5565	0.500	21.5	19.99
Нижняя граница сжимаемой толщи
	3.900	5.57	0.099	15.8895	101.734	20.3468	18.37725	0.500	21.5	20.33

Полная осадка всей сжимаемой толщи

S=2.0 см =10 см

Нижняя граница сжимаемой толщи = 3.9 м.

Найдем относительную осадку:

Следовательно условие относительных осадок выполняется;

Дата добавления: 2015-09-06