Порядок ведення розрахунку

Розрахунок виконують у такому порядку:

1) На геологічний розріз наносять контур фундаменту.

2) Будують епюру напружень σ_zg від власної ваги ґрунту.

3) Визначають тиск р, який діє по підошві фундаменту.

4) Визначають додатковий тиск на рівні підошви фундаменту

де σ_zg0 — природний тиск на рівні підошви фундаменту.

5) Розбивають товщу нижче від підошви фундаменту на елементарні шари товщиною z = 0,4b (для полегшення інтерполяції). У межах кожного виду ґрунту потрібно виділити цілу кількість елементарних шарів, тому останній елементарний шар може бути меншим, ніж 0,4b.

6) Визначають коефіцієнти затухання напружень по глибині залежно від глибини z і співвідношення ℓ/b, де ℓ -довший бік фундаменту.

7) Будують епюру додаткових вертикальних напружень .

8) Визначають нижню межу товщі, що стискується. На рівні цієї межі додатковий тиск у п'ять разів менший, ніж природний .

Для графічного визначення нижньої межі товщі, що стискується, епюру природного тиску зменшують у п'ять разів і відкладають з того боку осі z, де побудована епюра σ_zp. Точка перетину епюр визначає: нижню межу товщі, яка стискується.

Для слабких ґрунтів (E<5МПа) на нижній межі товщі, котра стискується, повинна виконуватися умова .

Загальне осідання визначають як суму осідань окремих елементарних шарів із виразу

,

де σ_zpi - середнє значення додаткового тиску в i-му елементарному шарі; h_i, Е_i –відповідно, товщина і модуль деформації i-го шару ґрунту; n - кількість елементарних шарів у межах товщі, що стискується.

9) Розрахунок осідання методом еквівалентного шару ґрунту.

Метод еквівалентного шару ґрунту був запропонований для розрахунків осідань професором М. О. Цитовичем у 1934 р.

Головні припущення методу полягають у тому, що основу розглядають як лінійно деформівний напівпростір, у якому деформації прямо пропорційні до напружень і можуть бути визначені за допомогою теорії пружності.

Під еквівалентним шаром ґрунту розуміють товщину такого шару ґрунту, осідання котрого в умовах неможливості бічного розширення було б рівновелике осіданню фундаменту конкретних розмірів, виведеного на напівпросторі і підрахованого з урахуванням можливості бічного розширення.

Товщину еквівалентного шару ґрунту позначимо h_e (рис. 7.16).

Рис. 7.16. Схема визначення методом еквівалентного шару: а - еквівалентний шар ґрунту; б - фундамент споруди

Для шару скінченої товщини (рис. 7.16, а) осідання можна визначити за допомогою формули осідання шару при суцільному навантаженні (п.7), приймаючи, що висота шару дорівнює h_e:

S = h_е∙∙p.

Для фундаменту скінчених розмірів, які передають навантаження на пружний напівпростір, можна визначити осідання за допомогою формули Шлейхера:

,

де ω - коефіцієнт, що залежить від форми фундаменту; b - ширина фундаменту; ν - коефіцієнт Пуассона.

Прирівняємо між собою два останні вирази і замість коефіцієнта бічного розширення β, запишемо його вираз через коефіцієнт Пуассона

.

Після алгебраїчних перетворень одержимо

Позначивши

отримаємо

h_e=Aωb.

Необхідно звернути увагу на те, що висота еквівалентного шару не залежить від навантаження р, модуля деформації Е й визначається формою, розмірами фундаменту, а також значенням коефіцієнта Пуассона ґрунту.

Добуток Аω у формулі має назву коефіцієнта еквівалентного шару та визначається за допомогою спеціальних таблиць.

Після одержання значення висоти еквівалентного шару осідання фундаменту визначають за допомогою виразу S = h_е∙∙p або S = h_еm_νp, де m_ν – коефіцієнт відносного ущільнення.

10) Розрахунок осідання експрес-методом.

Для приблизного визначення осідання фундаменту можна використати експрес-метод (І. О. Розенфельда), відповідно до якого

,

де η - співвідношення сторін фундаменту η =ℓ/b (для стрічкового фундаменту η =10); р - середній тиск по підошві фундаменту; σ_zg0 - природне напруження в ґрунті на рівні підошви фундаменту; Е_т - середнє значення модуля деформації ґрунтів, що залягають нижче від підошви фундаменту.

На рис. 7.17 показана схема для визначення осередненого значення модуля загальної деформації Е_т:

де Е_і - модуль деформації і-го шару; h_і - товщина і-го шару; z_і - відстань від середини і-го шару до межі товщі ґрунту, що стискується; H_c=k∙b - потужність товщі, що стискується.

Значення коефіцієнта к залежить від співвідношення сторін фундаменту η і наведене в табл. 7.1.

Табл.7.1 Залежність значення k від η

11) Розрахунок осідання методом лінійно де формівного шару.

Розрахункова схема осідання лінійно деформівного шару подана на рис. 7.18. Цей метод розрахунку осідань застосовують у таких випадках:

а) якщо у межах товщі основи, яка стискується, H_с залягає шар ґрунту з модулем деформації Е₁>100 МПа завтовшки h₁ і виконується умова

,

де Е₂ — модуль деформації шару ґрунту, що підстилає шар із модулем деформації Е₁;

Рис. 7.17 Схема для визначення осередненого модуля загальної деформації при розрахунку осідання за експрес-методом.	Рис. 7.18. Схема для розрахунку осідання лінійно деформівиого шару.

б) якщо ширина або діаметр фундаменту b≥10 м і модуль деформації складає Е >10 МПа. Товщина лінійно деформівного шару Н у випадку (а) приймається до покрівлі ґрунту з модулем деформації E ≥100 МПа, у випадку (б) визначається за виразом

де H₀ та ψ - приймають рівними для основ із глинистих ґрунтів відповідно 9м і 0,15, а для піщаних - 6м та 0,1; k_р - коефіцієнт, який приймають при середньому тиску під підошвою фундаменту р=100 кПа k_p=0,8, а при р=500 кПа k_p=1,2; для проміжних значень k_р визначають за інтерполяцією. Осідання основи фундаменту визначають з виразу

де р - середній тиск під підошвою фундаменту (для b<10 м приймають р = р₀, де p₀ = р – σ_zg0); k_с і k_m — коефіцієнти, які визначають за допомогою СНиП.02.01-83*; n — кількість шарів, котрі відрізняються стисливістю в межах розрахункової потужності Н шару, що стискується; k₁ та k₂ — коефіцієнти, які ви­значають із таблиці 4 додатку 2 СНиП 2.02.01-83*; E_i - модуль деформації i-го шару.

12) Урахування впливу завантаження сусідніх фундаментів.

Якщо на близькій відстані від фундаменту, осідання якого розраховують, розташовані сусідні фундаменти, вони можуть впливати на величину осідання. Тому при розрахунку осідання потрібно побудувати спочатку епюру додаткових вертикальних напружень σ_zp для фундаменту, що розраховується. Потім визначають додаткові напруження, котрі виникають уздовж вертикалі, що проходить крізь центр підошви фундаменту, від впливу сусідніх фундаментів і будують сумарну епюру додаткових вертикальних напружень. На рис. 7.19, а показана схема побудування епюр додаткових напружень та розміщення меж товщі, яка стискується. Видно, що збільшення кількості близько розташованих фундаментів при водить до зростання сумарної епюри додаткових напружень. Потужність товщі, котра стискується, також зростає.

Додаткові вертикальні напруження від впливу сусідніх фундаментів σ_zp,а можуть бути визначені за допомогою методу кутових точок. На рис. 7.19, б показана схема розміщення фіктивних фундаментів при визначенні додаткових напружень у точці А фундаменту 2 від фундаменту 1.

Рис. 7.19. Урахування впливу сусідніх фундаментів: а - схема побудови епюр додаткових напружень і розміщення меж стисливої товщі; б - схема розташування фіктивних фундаментів при визначенні додаткових напружень у точці А від фундаменту; 1,3- фундаменти, що впливають на фундамент, який розраховують; 2 - фундамент, котрий розраховують

Величину σ_zp,а визначають алгебраїчним підсумовуванням напружень σ_zp,сі у кутових точках чотирьох фіктивних фундаментів за допомогою формули

Знаки напружень σ_zp,сі у формулі під кутом і-го фундаменту приймають відповідно до схеми на рис. 7.19, б. Якщо виникає необхідність урахування впливу кількох сусідніх фундаментів, для кожного з них визначають додаткове вертикальне напруження, а потім будують сумарну епюру σ_zр, яка враховує вплив усіх фундаментів. Після побудови епюри розрахунок осідання можливо виконати методом пошарового додавання або іншими методами.

У виробничих будівлях, що мають підлогу, розміщену безпосередньо на ґрунті, при побудові епюри додаткових вертикальних напружень необхідно враховувати навантаження на підлогу

,

де q – інтенсивність рівномірно розподіленого навантаження.