Тема 16. Определение конечных осадок фундаментов по методу послойного суммирования.

Расчет осадок методом послойного суммирования. Этот метод (без возможности бокового расширения грунта) рекомендован нормативными документами и является основным при расчетах осадок фундаментов промышленных зданий и гражданских сооружений. Ниже рассматриваются порядок вспомогательных построений и последовательность расчетов применительно к расчетной схеме на рис. 7.5.

Рис. 7.5. Литологическая колонка и расчетная схема для определения осадок методом послойного суммирования:

DL – отметка планировки; NL – отметка поверхности природного рельефа; FL – отметка подошвы фундамента; WL – уровень подземных вод; B.C. – нижняя граница сжимаемой толщи

Вначале производится привязка фундамента к инженерно-геологической ситуации основания, т. е. совмещение его оси с литологической колонкой грун­тов. При известных нагрузках от сооружения определяется среднее давление на основание по подошве фундамента р. Затем, начиная от поверхности природного рельефа строится эпюра природного давления по оси фундамента. Зная природное давление в уровне подошвы фундамента _{σzg, 0}, определяют дополнительное вертикальное напряжение в плоскости подошвы фундамента:

В том же масштабе строят эпюру дополнительных напряжений по оси фундамента.

Построив эпюры природного давления и дополнительного напряжения, находят нижнюю границу сжимаемой толщи. Эту операцию удобно выполнять графически, для чего эпюру природного давления, уменьшенную в 5 или 10 раз (в зависимости от условия ограничения сжимаемой толщи), совмещают с эпюрой дополнительных напряжений. Точка пересечения линий, ограничивающих эти эпюры, и определит положение нижней границы сжимаемой толщи.

Сжимаемую толщу основания разбивают на элементарные слои так, чтобы в пределах каждого слоя грунт был однородным. Обычно толщину каждого элементарного слоя h_i принимают не более 0,4 b. Зная дополнительное напряжение в середине каждого элементарного слоя σ_zp,u по формулам (7.6) или (7.7) определяют сжатие этого слоя. Нормы допускают принимать значения безразмерного коэффициента S равным 0,8.

или

где – относительный коэффициент сжимаемости грунта элементарного слоя; h = Δz.

Модуль деформации Е или относительный коэффициент сжимаемости m_v определяют по компрессионной кривой в зависимости от природного давления и дополнительного напряжения в середине каждого элементарного слоя грунта. При наличии для каких-либо пластов грунта данных испытаний пробной статической нагрузкой, статическим или динамическим зондированием модуль деформации определяют по формулам.

Общая осадка фундамента находится как сумма величин сжатия каждого элементарного слоя в пределах сжимаемой толщи по формулам

где n — число слоев в пределах сжимаемой толщи; h_i — толщина i-ro слоя грунта; Е_i — модуль деформации i-го слоя грунта; m_vi — относительный коэффициент сжимаемости i-гo слоя грунта; β=0,8. Если в формулах (7.13) принять характеристики деформируемости грунтов постоянными, то легко убедиться, что осадка основания будет прямо пропорциональна площади эпюры дополнительных напряжений. Этот важный вывод всегда нужно иметь в виду при качественном анализе возможных вариантов устройства фундаментов.