Поводы к расчётам осадки фундамента методом послойного суммирования

Деформации грунтов и расчет осадок оснований сооружений

Поводы к расчётам осадки фундамента методом послойного суммирования

Содержание материала

Расчетные схемы к задаче определения конечной стабилизированной осадки основания от действия нагрузки, передаваемой на грунты через подошву фундамента, представлены на рис. 5.1.

Осадку поверхности основания в уровне подошвы фундамента будет вызывать не полное давление р(х), возникшее после строительства, а приращение давления, равное р(х)-q. Где q=γd – природное давление на глубине заложения фундамента.

Прогиб поверхности основания будет иметь криволинейное очертание, которое зависит от жесткости фундамента. Для абсолютно жестких фундаментов характер осадок поверхности будет соответствовать пунктирным линиям на рис.5.1

При практических расчётах прибегают к упрощению задачи.

Для центрально нагруженных фундаментов определяется максимальная осадка s по оси z, которая принимается как величина совместной деформации основания и фундамента.

Для внецентренно нагруженных фундаментов определяется величина средней осадки и крена подошвы фундамента.

Различают две группы методов расчёта осадок: основанные на строгих решениях и дополнительных упрощающих предпосылках (приближенные решения).

5.1.2. Определение осадок линейно-деформируемого полупространства или слоя грунта ограниченной мощности

Используются строгие решения о распределении напряжений в однородном изотропном массиве грунтов от нагрузок, приложенных на его поверхности.

Зависимость между осадкой подошвы центрально-нагруженного фундамента s, площадью фундамента A=bl, и средним значением дополнительного давления p=pγdимеет вид:

, (1)

где ω – коэф., зависит от формы площади и жесткости фундамента, ν, Е – коэф. Пуассона и модуль деформации грунта основания.

Данное решение применимо только для однородного напластования грунтов на значительную глубину ниже подошвы фундамента.

Не учитывается изменение природного напряженного состояния грунтов основания с глубиной, при значительных размерах фундаментов расчётные значения осадок завышенные.

Решение используется при небольших размерах фундаментов на однородных основаниях и для определения модуля деформации по данным опытов с пробной нагрузкой.


5.1.3. Основные предпосылки приближенных методов расчёта осадок

Осадка грунта происходит только в пределах глубины сжимаемой толщи Нс.

Осадка основания происходит только за счёт сжатия столба грунта, непосредственно находящегося под подошвой фундамента (рис. 5.2, а).

Сжатие каждого элементарного слоя мощностью Δz вызывается равномерно распределенной на его поверхности нагрузкой равной максимальному значению σzp, действующему по оси z.

Определив величину сжатия каждого элементарного слоя грунта в пределах сжимаемой толщи основания и просуммировав эти величины, получим общую осадку основания фундамента. Такой подход к решению задачи называют методом послойного (элементарного) суммирования.

Возможны два расчётных случая: сжатие элементарного слоя без бокового расширения (рис. 5.2, б); сжатие элементарного слоя с возможностью бокового расширения (рис. 5.2, в).

В первом случае:

εx= εy=0.

(5.2)

Относительная деформация элементарного слоя:

. (5.3)

;

Сжатие элементарного слоя

; (5.4)
. (5.5)

Для определения деформационных характеристик грунтов используются компрессионные испытания.

Во втором случае:

εx= εy≠0.

, (5.6)

где G – модуль сдвига, K – модуль объемной деформации грунта.

Сжатие элементарного слоя для пространственной задачи:

. (5.7)

Для плоской задачи среднее напряжение определяется по формуле:

. (5.8)

Для точного определения деформационных характеристик требуется проведение специальных опытов в приборах трехосного сжатия.

5.2. Практические методы расчета конечных деформаций оснований фкндаментов.

5.2.1. Расчёт осадок методом послойного суммирования

Метод послойного суммирования (без учёта возможности бокового расширения грунта) рекомендован СНиП 2.02.01-83*

На рис. 5.3. представлена расчётная схема метода.

Алгоритм расчёта:

Производится привязка фундамента к инженерно-геологической ситуации основания, т.е. совмещение его оси с литологической колонкой грунтов.

Определяется среднее давление на основание по подошве фундамента р.

Строится эпюра природного давления по оси фундамента.

Определяется дополнительное вертикальное напряжение в плоскости подошвы фундамента: , где — природное давление в уровне подошвы фундамента.

Строится эпюра дополнительных напряжений .

Строится вспомогательная эпюра природного давления 0,2.

Определяют нижнюю границу сжимаемой толщи из условия 0,2=.

Сжимаемую толщу основания разбивают на элементарные слои толщиной hi так, чтобы в пределах каждого слоя грунт был однородным, hi принимают не более 0,4b.

Зная дополнительное напряжение в середине каждого элементарного слоя , определяют сжатие этого слоя.

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

(5.9)

где n – число слоёв; hi – толщина i-го слоя; Еi и mν,i– модуль деформации и коэф. относительной сжимаемости i-го слоя соответственно; β=0,8.

5.2.2. Расчет осадок методом эквивалентного слоя

Эквивалентный слой – это слой грунта толщиной hэ, осадка которого при сплошной нагрузке на поверхности р0 будет равна осадке грунтового полупространства под воздействием местной нагрузки той же интенсивности.

Осадку слоя грунта толщиной hэ при сплошной нагрузке можно определить из условия одномерного его сжатия без возможности бокового расширения. Тогда осадка всего слоя

(5.10)

Или, используя относительный коэффициент сжимаемости грунтов

(5.11)

Осадка поверхности грунтового полупространства под действием местной нагрузки будет равна:

. (5.12)

Приравнивая (10) и (11), получим

(5.13)

Или, обозначив , окончательно

(5.14)

Толщина эквивалентного слоя грунта зависит от коэффициента Пуассона ν, коэффициента формы площади и жесткости фундамента ω и его ширины b. Сочетание называется коэффициентом эквивалентного слоя, значения которого для разных грунтов приводятся в таблицах.

Для однородного основания осадка определяется по формуле (10)

Для многослойных оснований требуется определить средневзвешенные характеристики деформируемости грунтов в пределах эквивалентного слоя.

Значение средневзвешенного относительного коэффициента сжимаемости слоистого основания:

(5.15)

Осадка многослойного основания:

(5.16)

 

5.3. Практические методы расчёта осадок оснований фундаментов во времени

Если в основании фундаментов залегают водонасыщенные глинистые грунты, осадка может развиваться в течении длительного периода времени. Временной процесс развития осадок связан с малой скоростью фильтрации воды в глинистых грунтах и обусловленным этим медленным уплотнением водонасыщенных грунтов.

Методы прогноза развития деформаций грунтов во времени основаны на теории фильтрационной консолидации, в основу которой положены следующие предпосылки:

— скелет грунта рассматривается как упругая пористая среда, действует компрессионный закон уплотнения ;

— поровая вода абсолютно несжимаемая;

— отжатие воды из пор грунта подчиняется закону ламинарной фильтрации Дарси ;

— внешняя нагрузка уравновешивается суммой напряжений в скелете грунта (эффективное напряжение) и в поровой воде , т.е. .

Основные расчётные случаи (рис. 5. .).

Случай 0 – одномерное уплотнение слоя грунта под действием сплошной нагрузки.

Случай 1 – сжимающие напряжения увеличиваются с глубиной по закону треугольника. Случай соответствует уплотнению свежеотсыпанного слоя водонасыщенного грунта под действием собственного веса.

Случай 2 — сжимающие напряжения уменьшаются с глубиной по закону треугольника. Случай соответствует виду эпюры дополнительных напряжений по оси фундамента, принятой в методе эквивалентного слоя.

Источник: http://magak.ru/fundament/grounds/70-5-?showall=1

Строительство и ремонт

Грунты, как основания, для всех видов фундаментов, кроме свайных, делят на естественные и уплотненные, то есть, такие, которые искусственно закреплены.

Для свайных основания делят на однослойные и двухслойные, разделяя их на слабые, средней прочности и прочные грунты.

При этом для двухслойных оснований исключено сочетание слабых со средней прочности, а в других сочетаниях вторым слоем должен быть прочный грунт.

При закладке фундамента стоить брать во внимание не только землю на которой будет стоять фундамент, а так же и прилегающие территории.

Расчет оснований по деформациям относится к определению предельных состояний первой группы. Расчет осадки свайного фундамента относится к расчету предельных состояний второй группы.

Основания зданий и сооружений

Рисунок 1. Схема размещения лент. 1. Грунт в межсвайном пространстве. 2. Контур свайного фундамента.

Основанием называют не только площадь под строением, но и грунт вблизи него, который под действием силы тяжести создаваемой сооружением также уплотняется через фундамент. Его слой, расположенный непосредственно под подошвой фундамента, называют несущим. Он расположен над подстилающим слоем.

В зависимости от размеров твердых частиц грунты бывают галечные, гравелистые, песчаные, пылеватые и глинистые. Глинистые по процентному содержанию глины делят на супесь (от 3 до 10 %), суглинки (от 10 до 30 %) и грунты, содержащие свыше30 % глины. Их и называют глинами. Физические свойства во многом определяются содержащейся в них воды.

В зависимости от прочности на сжатие грунты делят на:

  • прочные (от 50 до 120 МПа);
  • средней прочности (от 15 до 50 МПа);
  • слабые (от 5 до 15 МПа).

Для определения осадки свайного фундамента, необходимо знать такие , как коэффициент сжимаемости и модуль общей деформации.

Читайте также:  Фундамент из бутового камня своими руками

У малосжимаемых грунтов коэффициент сжимаемости меньше 0,005. У средне сжимаемых видов он изменяется от 0,005 до 0,05. У сильно сжимаемых оснований этот показатель превышает 0,05. Единицей измерения коэффициента сжимаемости является 1/МПа.

Расчет оснований свайных фундаментов необходимо выполнять по предельным состояниям первой и второй группы с учетом влияний, которые оказывают такие факторы, как подземные воды, промерзание грунта и др. Необходимо также учитывать взаимодействие сооружения и основания.

К первой группе относятся расчеты по несущей способности грунтов, под которой понимают определение его сопротивления нагрузке и сравнение этой величины с допустимой величиной для конкретного вида грунта.

Расчет осадки основания относится ко второй группе. Его можно выполнять для отдельной сваи, группе свай и всего фундамента.

Источник: https://stoygram.ru/calculation-of-the-foundation-draft-with-groundwater-layered-summation-method.html

Расчет грунтовых оснований по предельным состояниям. Расчет осадки фундамента методом послойного суммирования

Министерство образования Российской Федерации

Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет

Кафедра геотехники

Контрольная работа

Расчет грунтовых оснований по предельным состояниям

Вариант №57

Работу выполнил

студент гр. 3-Т-III

Павлов.С.А

Работу принял:

В

Санкт — Петербург

2010 г.

Задание на контрольную работу.. 3

1.Оценка инженерно-геологических условий и свойств грунтов. Определение расчетного давления на грунты оснований.. 4

2. Расчет осадки фундамента методом послойного суммирования.. 8

3. Вычисление несущей способности основания фундамента.. 10

Список литературы… 11

Задание на контрольную работу

Расчетные характеристики физико-механических свойств грунтов:

Номер грунта Наименованиегрунта Для расчета по несущей способности Для расчетапо деформациям Удельный вес твердых частиц грунта gS , кН/м3 Влажность W Предел текучести WL Предел раскатывания WР Коэффициент фильтрации kФ, см/с Модуль деформации E , кПа
Удельный вес грунта gI , кН/м3 Угол внутреннего трения jI , град Сцепление сI , кПа Удельный вес грунта gII , кН/м3 Угол внутреннего трения jII , град Сцепление сII , кПа
8 Суглинок 15,3 14 13 18,0 16 17 26,8 0,34 0,37 0,32 2,7·10 -7 8000
14 Песок средней крупности 17,2 32 20,1 38 26,4 0,16 2,0·10 -2 40000

   1.Оценка инженерно-геологических условий и свойств грунтов. Определение расчетного давления на грунты оснований

  Определение недостающих характеристик физико-механических свойств каждого слоя

I.  Суглинок

1.  Удельный вес скелета грунта

2.  Коэффициент пористости

3.  Пористость

4.  Удельный вес грунта, с учетом взвешивающего действия воды

где —удельный вес воды.

5.  Влажность грунта, соответствующая полному его водонасыщению:

6.  Степень влажности грунта

7.  Число пластичности

·100%=5%

По числу пластичности грунт является супесью:

8.  Показатель текучести

По значению ILгрунт находится в пластичном состоянии:

10. Вычисление коэффициента относительной сжимаемости:, где —

Величина коэффициента Пуассона n принята ориентировочно для суглинков – 0,35

Грунт является среднесжимаемым:;

11. Оценка степени водопроницаемости грунта по табл. Б.6 [1] в зависимости от kф:

kф = 2,7·10 -7 см/с=0,00023 м/сут

Грунт водонепроницаемый.

II.  Песок

1.  Удельный вес скелета грунта

2.  Коэффициент пористости

По коэффициенту пористости песок средней крупности находится в плотном состоянии:

3.  Пористость

4.  Удельный вес грунта, с учетом взвешивающего действия воды

где —удельный вес воды.

5.  Влажность грунта, соответствующая полному его водонасыщению:

6.  Степень влажности грунта

По степени влажности песчаный грунт влажный:

7.  Вычисление коэффициента относительной сжимаемости:, где —

Величина коэффициента Пуассона n принята ориентировочно для песка – 0,27

Грунт является слабосжимаемым:;

8. Оценка степени водопроницаемости грунта по табл. Б.6 [1] в зависимости от kф:

kф = 2,0·10 -2см/с = 17,28 м/сут, грунт сильно водопроницаемый.

Вычисление расчетного сопротивления грунтов основания

Определение величин расчетных сопротивлений R для всех пластов основания при ширине подошвы фундамента b=1 м:

где  gc1 и gс2-коэффициенты условий работы, табл. 3 [2]

k-коэффициент, принимаемый равным 1,1;

Мg, Mq, Mc— коэффициенты, принимаемые в зависимости от значения, табл.4 [2]

kz-коэффициент, принимаемый равным 1 при b

Источник: https://vunivere.ru/work71081

Расчет осадок отдельно стоящего фундамента методом послойного суммирования

Расчет деформаций основания большей частью сводятся к определение осадки в соответствии с требованиями СНиП 2.02.01-83 Основания зданий и сооружений. Методика расчета представляет следующее.

7.I. Осадка основания s с использованием расчетной схемы в виде линейно-деформируемого полупространства определяет­ся методом послойного суммирования по формуле

где β — безразмерный коэффициент, равный 0,8;

σzpi — среднее значение дополнительного вертикального нормаль­ного напряжения в i -ом слое грунта, равное полусумме указанных напряжений на верхней zi-1 и нижней zi гра­ницах слоя по вертикали, проходящей через центр подош­вы фундамента;

hi и Ei — соответственно толщина и модуль деформации i-го слоя грунта;

n — число слоев, на которое разбита сжимаемая толща осно­вания.

При этом распределение вертикальных нормальных напряжений по глубине основания принимается в соответствии со схемой, при­веденной на рис.7.1.

Рис.7.1. Схема распределения вертикальных, напряжений в линейно-деформируемом полупространстве.

DL- отметка планировки; NL — отметка поверхности природного рельефа; FL — отметка подошвы фундамента; WL — уровень подзем­ных вод; В.

С- нижняя граница сжимаемой толщи; d и dn — глубина заложения фундамента соответственно от уровня планировки и по­верхности природного рельефа; b — ширина фундамента; р — сред­нее давление под подошвой фундамента; р0 — дополнительное давле­ние на основание; (σzg и σzg0 — вертикальное напряжение от собст­венного веса грунта на глубине Z от подошвы фундамента и на уровне подошвы; σzр и σzрдополнительное вертикальное напряже­ние от внешней нагрузки на глубине Z от подошвы фундамента и на уровне подошвы; Hс — глубина сжимаемой толщи

Примечание. При значительной глубине заложения фундаментов расчет осадки рекомендуется производить с использованием расчет­ных схем, учитывающих разуплотнение грунта вследствие разработки котлована.

7.2. Дополнительные вертикальные напряжения на глубине Z от подошвы фундамента: σzр — по вертикали, проходящей через центр подошвы фундамента, σzр.c — вертикали, проходящей через уг­ловую точку прямоугольного фундамента, определяются по формулам

σzр = αp0;

σzр.c = αp0/4, (7.1)

α — коэффициент, принимаемый по табл.1.16 (Приложение 1) в зависимости от формы подошвы фундамента, соотношения сторон прямо­угольного фундамента и относительной глубины, равной: ξ = 2z/b — при определении σzр и ξ = z/b— при определении σzр.с;

ρ0= ρ — σzg0 — дополнительное вертикальное давление на основание, для фундаментов шириной b≥10 м принимается ρ0= ρ ;

ρ — среднее давление под подошвой фундамента;

ρzg0 вертикальное напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента (при планировке срезкой принимается ρzg0=γ’d, при отсутствии планировки и планировке подсыпкой ρzg0=γ’dn , где γ’ — удельный вес грунта, расположенного выше подошвы, d и dn — обозначены на рис.1.

7.3. Дополнительные вертикальные напряжения σzpa глубине Z по вертикали, проходящей через произвольную точку А (в пре­делах или за пределами рассматриваемого фундамента с дополнитель­ным давлением по подошве, равным р0) определяются алгебраичес­ким суммированием напряжений σzp.cj ; в угловых точках четырех фиктивных фундаментов (рис.7.2) по формуле

(7.2)

Рис.7.2. Схема к определению дополнительных вертикальных напряжений σzp.a основания рассчитываемого фундамента с учетом влияния соседнего фундамента методом угловых точек

а — схема расположения рассчитываемого 1 и влияющего фундамента 2; б — схема расположения фиктивных фундаментов с указанием знака напряжений σzp.nf в формуле (7.2) под углом J -го фундамента

7.4. Дополнительные вертикальные напряжения σzp.nf на глуби­не Z по вертикали, проходящей через центр рассчитываемого фун­дамента, с учетом влияния соседних фундаментов или нагрузок на прилегающие площади определяются по формуле

(7.3)

где k — число влияющих фундаментов.

7.5. Вертикальное напряжение от собственного веса грунта σzg на границе слоя, расположенного на глубине Z от подошвы фун­дамента, определяется по формуле

(7.4)

где γ’ — удельный вес грунта, расположенного выше подошвы фундамента;

dn — обозначение см.рис.7.1;

γi и hi — удельный вес и толщина i-го слоя грунта.

Удельный вес грунтов, залегающих ниже уровня подземных вод, но выше водоупора, должен приниматься с учетом взвешивающего дей­ствия воды.

При определении σzg в водоупорном слое следует учитывать давление столба воды, расположенного выше рассматриваемой глуби­ны.

7.6. Нижняя граница сжимаемой толщи основания принимается на глубине z = Нс , где выполняется условие σzp=0,2σzg (здесь σzp — дополнительное вертикальное напряжение на глубине z = Нс по вертикали, проходящей через центр подошвы фундамента; σzg — вертикальное напряжениеот собственного веса грунта.

Если найденная по указанному выше условию нижняя граница сжимаемой толщи находится в слое грунта с модулем деформации Е < 5 МПа (50 кгс/см ) или такой слой залегает непосредственно ниже глубины z = Нс, нижняя граница сжимаемой толщи определяется исходя из условия σzp=0,1σzg .

7.7. Осадка основания с использованием схемы линейно-деформируемого слоя определяется по формуле

Читайте также:  Пропорции приготовления бетона для фундамента

, (7.5)

где р — среднее давление под подошвой фундамента (для фундамен­тов шириной b < 10 м принимается р = р0);

b — ширина прямоугольного или диаметр круглого фундамента;

kc и km — коэффициенты;

п — число слоев, .различающихся по сжимаемости в пределах расчетной толщины слоя Н;

ki и ki-1 — коэффициенты, определяемые в зависимости от формы фундамента, соотношения сторон прямоугольного фундамента и относительной глубины, на которой располо­жены подошва и кровля i -го слоя (соответственнои);

Е; — модуль деформации i-го слоя грунта.

Примечание. Формула (7.5) служит для определения средней осад­ки основания, загруженного равномерно распределенной по ограниченной площади нагрузкой. Эту формулу допускается применять для определения осадки жестких фундаментов.

Примеры расчетов осадок отдельно стоящих фундаментов см. в Приложении IV, V.

  1. НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ СВАЙНОГО ФУНДАМЕНТА МЕТОДОМ ПОСЛОЙНОГО СУММИРОВАНИЯ

Свайные фундаменты и сваи, рассчитываемые по пре­дельным состояниям второй группы (по деформациям), должны удовлетворять условию:

s≤su, (8.1)

где s – деформация, полученная в результате расчета оснований методами механики грунтов за определенный промежуток времени; su – предельно допустимая деформация, определяемая условиями нормальной эксплуатации данного здания и сооружения, устанавливаемая строительными нормами.

Несущую способность сваи-стойки по грунту опреде­ляют по формуле

Ф = γсRA, (8.2)

где γс— коэффициент условий работы, принимаемый равным 1; A — площадь опирания сваи на грунт; R — расчетное сопротивление сжатию грунта или скальной породы под нижним концом сваи, назначаемое для всех видов забивных свай, опирающихся на скальные породы, крупнообломочные грунты с песчаным заполнителем и гли­нистые грунты твердой консистенции, равным 20 МПа; для свай-обо­лочек, заполненных бетоном, и для свай-столбов, заделанных в невыветрелый скальный грунт (без слабых прослоек) не менее чем на 0,5 м, определяемое по формуле

(8.3)

здесь Rпсж — нормативное временное сопротивление скального грун­та сжатию в водонасыщенном состоянии; γg— коэффициент надеж­ности по грунту, равный 1,4; h3—расчетная глубина заделки свай в грунт; d3— наружный диаметр сваи, заделанной в грунт.

Несущая способность висячих свай по грунту опреде­ляется двумя составляющими: первая зависит от сопро­тивления грунта под нижним концом сваи, а вторая—от сопротивления грунта по ее боковой поверхности:

(8.4)

где γc — коэффициент условий работы сваи в грунте, равный 1; γcR и γcfi — коэффициенты условий работы грунта соответственно под нижним концом сваи и по ее боковой поверхности; R — расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи; А—площадь опирания сваи на грунт, принимаемая по площади поперечного сечения сваи; и — наружный периметр поперечного сечения сваи; fi — расчет­ное сопротивление i-го слоя грунта основания по боковой поверхно­сти сваи; li — толщина i-го слоя грунта, прорезываемого сваей.

Расчетную нагрузку, допускаемую на железобетон­ную сваю по материалу, определяют по формуле

N = γc( γcbRbAb+RscAs), (8.5)

где γc — коэффициент условий работы, принимаемый для свай, изго­товляемых в грунте, равным 0,6; для остальных—1; γcb— коэффи­циент условий работы бетона; Rb — расчетное сопротивление бетона сжатию; Аb — площадь поперечного сечения бетонной сваи; Rsc — расчетное сопротивление арматуры сжатию; As — площадь арматуры.

Вычисленная по формулам несущая способность сваи в некоторых случаях может существенно отличаться от их несущей способности в реальных условиях строитель­ной площадки, поэтому непосредственно на строительной площадке несущую способность свай проверяют по дан­ным испытаний динамической нагрузкой, статическим зондированием или статической нагрузкой.

При проектировании свайного фундамента из вися­чих свай его условно заменяют массивным жестким фун­даментом, контур которого АБВГ ограничен размерами ростверка, свай и некоторым объемом окружающего грунта (рис.8.1). При расчете предполагают, что нагруз­ка передается на грунт, залегающий непосредственно под плоскостью, проходящей через нижние концы свай.

Рис.8.1. К расчету свайного фундамента

При расчете свайных фундаментов из висячих свай должны выполняться требования расчета по второй груп­пе предельных состояний, т. е.

среднее давление под по­дошвой условного фундамента не должно превышать расчетного сопротивления грунта R, а осадки не должны превышать допусти­мых.

При центрально приложенной нагрузке среднее давление под подошвой условного фундамента определяется из выражения

(8.6)

где п — коэффициент надежности, принимаемый равным 1; N — на­грузка от сооружения на уровне спланированной отметки земли; G1 — вес свай; G2 — вес грунта в объеме АБВГ; G3 —вес роствер­ка; Аусл— площадь условного фундамента, определяемая с помощью осредненного угла внутреннего трения (φII cp) грунтов, прорезывае­мых сваей:

(8.7)

здесь φIIn — угол внутреннего трения n-го слоя грунта; ln — мощ­ность n-го слоя грунта.

При проектировании свайных фундаментов необхо­димо соблюдать следующие конструктивные требования: расстояние между осями висячих свай должно быть в пределах 3÷6 b (b — ширина квадратной сваи или ди­аметр круглой); расстояние в свету между стволами свай-оболочек должно быть не менее 1 м; минимальное расстояние между осями свай-стоек— 1,5 b; расстояние от края ростверка до внешней стороны сваи при свобод­ном ее закреплении в ростверк принимается при разме­щении свай: однорядном — не менее 0,2 b + 5 см; двух- и трехрядном—0,3 b + 5 см и при большем числе рядов — 0,4 b + 5 см.

Ростверки выполняют из монолитного или сборного железобетона. Высота ростверка назначается согласно расчету на продавливание в соответствии с требования­ми норм проектирования железобетонных конструкций по формуле

(8.8)

где b — ширина или диаметр сваи; N — усилие, приходящееся на од­ну сваю; k — коэффициент, принимаемый равным 1; Rbt — расчетное сопротивление бетона осевому растяжению.

Примеры расчетов несущей способности и осадки свайного фундамента даны в Приложении VI, VII.

Фундаменты сооружения получают крен вследствие внецентренного нагружения основания; несимметричной загрузки, окружающей фундамент поверхности грунта, неоднородного напластования грунтов основания.

При внецентренном нагружении фундамента рассматривают раздельно деформации основания от центрально приложенной нагрузки, приводящей к равномерной осадке фундамента, и его поворота от действия момента. Различают два основных случая расчета крена фундаментов или сооружений.

Первый случай — сооружение (несущая конструкция) опирается на отдельный жесткий фундамент. При этом фундамент совместно с сооружением (дымовой трубой, телебашней, водонапорной башней и пр.) поворачивается на определенный угол, тангенс которого называют креном.

Второй случай — жесткое сооружение опирается на несколько фундаментов (бункерные корпуса, здания элеваторов и т.п.). При этом крен сооружения возникает из-за неравномерных осадок отдельных фундаментов. .

А. Первый случай крена фундамента совместно с сооружением (или отдельной его конструкцией).Крен отдельного фундамента i СНиП рекомендует определять по формуле:

, (9.1)

где Е0 и ν — соответственно модуль деформации, кПа, и коэффициент Пуассона грунта основания (при неоднородном напластовании грунтов значения Е0 и ν усредняются в пределах сжимаемой толщи Нс согласно п. 11 прил. 2 СНиП); ke — коэффициент, принимаемый по табл. 6.

14; NII — вертикальная составляющая равнодействующей всех нагрузок на фундамент в уровне его подошвы; е — эксцентриситет; а — диаметр круглого или сторона прямоугольного фундамента, в направлении которой действует момент; km — коэффициент, учитываемый при расчете крена фундамента по схеме линейно деформируемого полупространства (при использовании расчетной схемы линейно деформируемого полупространства km = 1).

Коэффициент Пуассона ν в указанном расчете СНиП рекомендует принимать равным длягрунтов: крупнообломочных — 0,27; песков и супесей — 0,30; суглинков — 0,35; глин — 0,42.

Для круглых фундаментов крен:

, (9.2)

где r — радиус фундамента, м; остальные обозначения те же, что в формуле (9.1).

Если крен фундамента обусловлен неравномерным напластованием грунтов или неравномерной загрузкой прилежащих к фундаменту площадей, то его находят по формуле:

, (9.3)

где s1 и s2 — осадки, подсчитанные около противоположных краев фундамента; L­ — расстояние между точками, в которых определялись осадки.



Источник: http://3-net.ru/sign/sign-283484.php

Осадка фундамента

Вы здесь: Реконструкция деревянного дома =>Основания и фундаменты =>Пример расчета основания =>Осадка фундамента

Пример расчета

Ниже, в качестве примера, приведен расчет осадки основания фундамента реконструируемого деревянного дома. (см. описание фундамента и грунтовые условия на площадке строительства см. столбчатый фундамент на песчаной подушке).

   Осадку основания фундамента s, см, с использованием расчетной схемы в виде линейно деформируемого полупространства (см. п. 5.6.31) определяют методом послойного суммирования по формуле (5.

Читайте также:  Технология армирования буронабивных свай

16 [II])

s = β∑ni=1 (σzp,I — σγ,i)hi / Ei + β∑ni=1 σzγ,Ihi / Eв,i       (5.16)

  1. Определяем среднее давления под подошвой при основном сочетании нагрузок для расчета основания фундамента реконструируемого деревянного здания по деформациям р = 88,26 кН
  2. Принимаем при ширине фундамента при b = 0,2 м высоту элементарного слоя грунта hi = hi,min / 2 = 0,04 м., учитывая, что согласно величина h, входящая в форумулу (5.16) должна быть не более 0,4 ширины фундамент: hi,min ≤ 0,4b = 0,4 × 0,2 = 0,08 м.
  3. Определяем средневэвешенный удельный вес грунта γ' слоев I и II, лежащих выше подошвы фудамента

    γ' =(γ'1h1 +γ'2h2)/(h1+h2) = (12,0×0,2 + 18,4×0,4) / (0,2×0,4) = 1,63 кН / м3

      где γ'1 и h1 — соотвственно удельный вес и толщина слоя I;γ'1 и h1 — соотвственно удельный вес и толщина слоя II;
  4. По формуле (5.18) находим природное напряжение на уровне подошвы фундамента:

    σzg,0 = γ’d = 18,4 кН/м3 × 0,6 м = 11,6 кПа.

  5. Интерполируя, определяем по таблице 5.8 СП 22.13330.2011 коэффициенты αi для прямоугольных фундаментов с соотношением сторон η = l/b = 0,4/0.2 = 2

По формуле (5.8) определяем величены напряжений σzg,i в элементарных слоях от собсвенного веса вышележажих слоев грунта и от внешней нагрузки σzp,i на глубине z. Нижняя границы сжимаемой толщи основания Hс определяется графическим способом как ордината точка пересечения кривой σzp с прямой 0,5σzg. Для упрощения расчета пренебрегаем снижением напряжений от собсвенного веса вынутого в котловане грунта. Результаты расчета приведены в нижеледующей таблице.

Таблица. Рассчетная величина осадки основания фундамента s, см

z,м ξ α(η=1,8) α(η=2,4) α(η=2,0) σzp,кПа σzp,ср,кПа σzg,кПа σzg,ср,кПа 0,5σzg,ср,кПа s, см
1 1 1 100,30 99,06 9,76 9,95 4,97 0,02
0,04 0,4 0,975 0,976 0,975 97,82 92,51 10,52 10,89 5,45 0,02
0,08 0,8 0,866 0,876 0,869 87,19 79,92 12,03 12,60 6,30 0,02
0,12 1,2 0,717 0,739 0,724 72,65 65,88 14,30 15,05 9,13 0,01
0,16 1,6 0,578 0,612 0,589 59,11 53,47 17,18 17,57 8,69 0,01
0,2 2 0,463 0,505 0,477 47,84 43,43 21,10 22,23 11,12 0,01
0,24 2,4 0,374 0,419 0,389 39,01 35,50 25,64 26,96 13,48 0,01
0,28 2,8 0,304 0,349 0,319 31,99 29,30 30,93 32,44 16,22 0,01
0,32 3,2 0,251 0,294 0,265 26,61 24,47 36,98 38,68 19,34 0,00
0,36 3,6 0,209 0,25 0,223 22,33 20,63 43,78 45,67 22,84 0,00
Средняя осадка фундамента, см 0,10

Нижняя граница сжимаемой толщи основания Hc = 0,35 м.
Средняя осадка фундамента s = 0,10 см и относительная разность осадок Δs/Lu = 0,10/170 = 0,0006 не превышает предельных деформаций основания фундаментов здания с деревянными конструкциями на столбчатых фундаментах.
Согласно п.6.8.10 при заложении фундаментов выше расчетной глубины промерзания пучинистых грунтов (малозаглубленные фундаменты) необходимо производить расчет деформаций морозного пучения грунтов основания с учетом касательных и нормальных сил морозного пучения.

Наверх

Источник: http://reconstruction.a1systems.su/Fundament/osadka%20fundamenta.html

Задача №5. Расчет осадки методом послойного суммирования

Величину полной стабилизированной осадки грунтовой толщипо методу послойного суммирования определяют как сумму осадок элементарных слоев грунта по формуле:

,

где- среднее напряжение в- ом элементарном слое грунта, равное полусумме напряжений на верхнейи нижнейграницах этого слоя;

— расстояние от подошвы полосы нагружения до элементарного слоя;

— толщина элементарного слоя;

— модуль общей деформации грунта элементарного слоя;

— безразмерный коэффициент, принимаемый для всех грунтов равным 0,8;

— число элементарных слоев грунта, на которое разделена по глубине активная зона сжатия.

Напряжениявычисляются по формуле:

,

где- коэффициент рассеивания напряжений, принимаемый для полосообразной нагрузки () по таблице в зависимости от относительной глубины;

— давление на подошве полосы нагружения, вызывающее осадку;

— интенсивность полосообразной нагрузки;

— природное давление в грунте на уровне подошвы полосы нагружения.

Значения коэффициентаприведены в табл.2.1 приложения 2 настоящих методических указаний.

Глубина активной зоны сжатиясоответствует такой глубине, ниже которой деформациями грунтовой толщи можно пренебречь. В общем случае её рекомендуют принимать на глубине, где напряжениесоставляет 0,2 величины природного давления.

При построении расчетной схемы следует принимать масштаб расстояний 1:50, масштаб напряжений 0,05 МПа в 1 см.

Пример.

Дано:

Решение: Вычисляем ординаты эпюр природного давленияи вспомогательной эпюры:

на уровне поверхности земли

=0=0

на уровне грунтовых вод

на уровне подошвы фундамента с учетом взвешивающего действия воды

,

где.

,.

на границе первого слоя

,.

Так как во втором слое залегает водонепроницаемая глина, к вертикальному напряжению на кровлю глины добавляется гидростатическое давление столба воды, находящейся над глиной:

тогда полное вертикальное напряжение, действующее на кровлю глины:

,.

на границе второго слоя

,.

Определяем давление на подошве полосы нагружения, вызывающее осадку:

Разбиваем толщу грунта под подошвой полосы нагружения на элементарные слои:

Для удобства расчета осадки все вычисления ведем в табличной форме.

Наименование грунта , м ,кПа , кПа
песок 0,00 0,64 0,64 0,62 0,00 0,64 1,28 1,90 0,0 0,8 1,6 2,4 1,000 0,881 0,642 0,477 250,5 220,7 160,8 119,5
глина 0,64 0,64 0,64 0,64 0,64 0,50 2,54 3,18 3,82 4,46 5,10 5,60 3,2 4,0 4,8 5,6 6,4 7,0 0,374 0,306 0,258 0,223 0,196 0,180 93,7 76,7 64,6 55,9 49,1 45,1

Рис.3.5. Расчетная схема к определению осадки методом послойного суммирования

В нашем случае напряжения на уровне подошвы второго слоя.

Определяем величину осадки в пределах двух слоев:

< Su = 8 см. Условие выполняется, следовательно, фундамент запроектирован правильно.

3.6. Задача №6. Расчет осадки методом эквивалентного слоя
(метод Н.А. Цытовича)

Метод эквивалентного слоя, предложенный Н. А, Цытовичем, дает возможность для многослойных оснований существенно упростить технику расчета конечных осадок и их развития во времени. Этот метод приводит сложную пространственную задачу к эквивалентной, одномерной.

По теоретическим предпосылкам он занимает промежуточное положение между строгими аналитическими решениями и методом послойного суммирования. Методом эквивалентного слоя, как считает Н. А. Цытович, можно пользоваться при площади подошвы фундаментов менее 50 м2.

Это ограничивает возможность использования метода для определения осадки фундаментов с учетом загружения соседних площадей.

Основные предпосылки, положенные в основу данного метода:

— —   — грунт рассматривается как линейно-деформируемая среда; учитывается ограниченное боковое расширение грунтов и жесткость фундаментов; учитываются вес компоненты нормальных напряжений.

Эквивалентным слоем называется такой слой грунта толщиной , осадка которого при сплошной нагрузке Р0 на поверхности грунта равна осадке грунтового полупространства под воздействием местной нагрузки той же интенсивности.

При слоистой толще грунтов для расчета осадки по методу эквивалентного слоя грунт приводится к квазиоднородному (на основе теоремы о среднем коэффициенте относительной сжимаемости и о среднем коэффициенте фильтрации). В этом случае величина полной стабилизированной осадкиможет быть определена по формуле:

,

где- толщина эквивалентного слоя грунта;

— средний коэффициент относительной сжимаемости грунта;

— давление на грунт по подошве площадки.

Толщина эквивалентного слоя грунтаопределяется по формуле:

,

где- коэффициент эквивалентного слоя грунта, принимаемый для абсолютно жесткого фундамента по табл. приложения настоящих методических указаний.

— наименьшая сторона площадки нагружения.

Средний коэффициент относительной сжимаемостиопределяется по формуле:

,

где- толщина отдельных слоев грунта до глубины;

— коэффициент относительной сжимаемости-го слоя грунта;

— расстояние от точки, соответствующей глубине, до середины рассматриваемого-го слоя грунта.

Осадка грунтовой толщидля любого промежутка времениопределяется следующим выражением:

,

где- полная стабилизированная осадка;

— степень консолидации (уплотнения).

Вычисление степени консолидацииможно с достаточной для практических целей точностью выполнить по формуле:

,

где- основание натуральных логарифмов;

— коэффициент, зависящий от условий отвода вытесняемой из грунта воды:

,

где- коэффициент консолидации, в данном случае равный:

,

где- средний коэффициент фильтрации:

,

где- коэффициент фильтрации-го слоя грунта;

— плотность воды.

Задаваясь той или иной степенью консолидации (напримери т.д.), принимают по табл. 3.2. приложения 3 настоящих методических указаний соответствующие значения коэффициента(для случая убывания давлений с глубиной по треугольной эпюре) и, используя зависимость для, определяют время, соответствующее данной степени фильтрационной консолидации:

.

При подсчете значения коэффициента консолидацииво избежание громоздкости коэффициент фильтрацииудобнее выражать в см/год ().

По результатам определений строится график изменения осадки грунтов во времени.

Пример.

Дано:

Решение: Толщина эквивалентного слоя грунта:

Высота сжимаемой толщи

Определяем величину полной стабилизированной осадки:

Источник: https://megalektsii.ru/s14989t3.html

Ссылка на основную публикацию