Расчет осадок фундаментов

Определить расчетным путем осадку сооружения можно только приближенно, так как теоретически очень трудно учесть все особенности физико-механических свойств грунтов и условий их залегания и основании.

Для случая, когда основание состоит из ряда слоев разнородных грунтов, осадку фундамента определяют как сумму осадок отдельных слоев под действием давления, передающегося каждому из этих слоев. Давление, передаваемое подошвой фундамента, распределяется в грунте основания во все стороны, поэтому по мере углубления удельное давление, передающееся в последовательных слоях основания, уменьшается (рис. 13, а). Для практических расчетов наибольшее давлениеσ_z на различных глубинах z под прямоугольным фундаментом, передающим своей подошвой равномерное давление σ₀ = N: (ab), можно определить по формуле

σ_z=α σ₀, (3)

где α= σ_z:σ₀ — коэффициент распределения, зависящий от отношения b: а сторон подошвы фундамента и отношения z: а глубины заложения к меньшей из этих сторон. Значения коэффициента α приведены в табл. 1.

Определяя величину осадки, надо иметь в виду, что обжатие грунта происходит под действием добавочного давления, равного разнице между давлением подошвы фундамента и действовавшим до его устройства давлением грунта в этом же уровне.

Рисунок 13. Схемы к определению осадки фундамента

Осадку определяют в такой последовательности.

Определяют вес отдельных слоев грунта в их естественном состоянии и строят эпюру давлений р, действовавших до устройства фундамента в грунте по его глубине (рис. 13, б). Давление σ₀ передаваемое подошвой фундамента опоры, вызывает добавочное (сверх естественного) давление на основание

σ_д=σ₀ – γ₁h₀, (4,а)

а на глубине z

σ_z=α σ _д, (4, б)

где γ₁—средний удельный вес верхнего слоя грунта; h₀ —глубина заложения фундамента.

Таблица 1

Относительная глубина z:а	Значения коэффициента распределения α при отношении размеров b: а подошвы фундамента, равном	Относительная глубина z: a	Значения коэффициента распределения α при отношении размеров b: а подошвы фундамента, равном
			≥10				≥10
0,0	1,000	1,000	1,000	1,000	1.4	0,201	0,321	0,400	0,420
0,2	0,960	0,976	0,97.7	0,977	1,6	0,160	0,267	0,348	0,374
0,4	0,800	0,870	0,880	0,881	2,0	0,108	0,189	0,270	0,304
0,6	0,606	0,727	0,753	0,755	3,0	0,051	0,095	0,155	0,208
0,8	0,449	0,593	0,636	0,642	4,0	0,029	0,056	0,095	0,158
1,0	0,334	0,482	0,540	0,550	5,0	0,019	0,037	0,067	0,126
1,2	0,257	0,392	0,462	0,447

Это добавочное давление на поверхности основания передается нижележащему грунту и постепенно распределяется в нем. Принимая закон распределения по данным табл. 1, строят эпюру добавочных давлений в последовательных слоях грунта основания (см. рис. 13, б).

Так как естественные давления р в толще грунта основания довольно быстро растут с глубиной и в то же время добавочные давления σ_z от возведенного сооружения быстро уменьшаются, то для расчета осадки фундамента достаточно учитывать ограниченную толщу основания. Эту толщу, называемую активной зоной, принимают от подошвы фундамента до уровня, где влиянием добавочной нагрузки от сооружения можно пренебречь. Обычно считают что добавочное давление, меньшее 0,2 естественного, может считаться несущественным. Тогда нижняя граница активной зоны определится таким уровнем:

σ_z = 0,2 p _z.

Дальше определяют величину осадки, подсчитывая ее для каждого отдельного слоя по среднему давлению σ_zi в слое, его толщине и характеристике физико-механических свойств грунта. Приближенно осадка слоя

, или, точнее , (5)

где h_i — толщина рассматриваемого слоя; ω_i —площадь участка эпюры добавочных давлений для рассматриваемого слоя; E_i — модуль деформации грунта данного слоя.

Полная осадка фундамента получается как сумма осадок отдельных слоев грунта в пределах активной зоны, т. е.

, (6)

где 0,8 — практический коэффициент.

Величины модуля деформации грунтов, залегающих в основании, определяют лабораторными или полевыми испытаниями. Лабораторные испытания проводят с образцами, которые берут из грунта так, чтобы не нарушать его структуру. При полевых испытаниях исследуемого грунта (в шурфе или скважине) ставят жесткий штамп, и, постепенно нагружая его, измеряют возникающие осадки. Полевые испытания дают более правильные характеристики реальных свойств грунта.

При отсутствии опытных данных можно воспользоваться следующими ориентировочными значениями модуля деформации E_i:

Крупный песок 33—48 МПа

Средний» 30—42»

Мелкий» 20—35»

Пылеватый» 10—20»

Супесь 10—18»

Суглинок и глина 8—45»

Здесь большие величины относятся к более плотному состоянию грунтов.

Средний удельный вес песчаных грунтов в естественном залегании ориентировочно можно принять равным 20 кН/м³, а глин в тех же условиях 24—25 кН/м³.

Полученная расчетом осадка Δ_ф (в см) мостовой опоры не должна превышать 1,5 , где l — длина (в м) меньшего пролета, примыкающего к рассматриваемой опоре, но не менее 25 м. Кроме того, осадка ограничивается вызываемыми ею переломами профиля проезжей части, которые должны быть меньше допустимых по нормам.

Дата добавления: 2015-08-27