Расчет осадки основания

Расчет осадки основания. Общие положения

Проектирование основания следует выполнять на основе существующих нормативных документов в частности СНиП 2.02.01-83* «Основания зданий и сооружений» или СП 50-101-2004 «Проектирование и устройство оснований и фундаментов зданий и сооружений». Ниже мы рассмотрим, на основании каких положений можно определить осадку основания.

Для начала выясним, что подразумевается под термином — осадка основания (обозначается литерой «s«).

Осадка — это деформация, происходящая в результате уплотнения грунтов, залегающих ниже фундамента, под воздействием нагрузки от здания или сооружения, иногда под воздействием собственного веса вышележащего грунта.

При этом существенного изменения структуры грунтов не происходит и потому такую деформацию можно условно считать упругой. Это означает, что давление на основание (нагрузка от фундамента) должно быть меньше расчетного сопротивления грунта.

Если давление на грунт будет больше расчетного сопротивления грунта, то деформация грунтов будет уже пластической, т.е. не восстанавливаемой со временем даже после снятия нагрузки (например, сноса здания) и приведет к существенному изменению структуры грунтов (как минимум тех, которые находятся ближе всего к подошве фундамента). Такая деформация называется просадкой и будет она значительно больше чем осадка, вот только рассчитать просадку из-за пластической деформации даже приблизительно не возьмется никто (просадка при замачивании просадочных грунтов и по другим возможным причинам, здесь не рассматривается).

Методы уплотнения грунтов перед началом строительства здесь также не рассматриваются. Тем не менее уплотнение грунта перед началом устройства фундамента позволит уменьшить итоговую осадку основания, определить которую мы и собираемся.

Основные положения, принимаемые при расчете осадки основания:

1.

Теоретически для расчета осадки основания достаточно просто знать закон Гука, согласно которому

σ = ЕΔh/h или Δh = σh/E (391.1)

где σ — нормальное напряжение, действующее на стержень, измеряемое в МПа или кгс/см 2 .

Примечание: нормальные напряжения при рассмотрении оснований часто называются вертикальными нормальными, а потом и просто вертикальными. Сути дела это не меняет, однако позволяет лучше представить направление действия напряжений.

Е — модуль упругости стержня, также измеряемый в МПа или кгс/см 2 , h — высота (длина) стержня, Δh — величина деформации стержня, которую можно было бы рассматривать как осадку основания, если бы мы действительно имели под подошвой фундамента некий стержень конечной длины и постоянного по длине сечения. Вместо это у нас под фундаментом весь земной шар, состоящий из множества пород, слоев грунтов, грунтовых вод и пр. Поэтому:

2.

При расчете осадки основания используется модель линейно деформируемого полупространства под подошвой фундамента.

3.

В этом линейно деформируемом полупространстве давление фундамента на основание будет чем глубже, тем меньше из-за перераспределения напряжений на единицу площади по мере заглубления. Однако зависимость между глубиной и распределением напряжения — не линейная. Например для точечного фундамента с достаточно малой площадью подошвы давление на основание можно условно рассматривать как сосредоточенную нагрузку в вершине конуса. И чем больше высота конуса, тем больше площадь, на которую будет распределяться эта нагрузка. Таким образом конус — это как бы и есть деформируемый стержень переменного сечения. Давление фундамента на основание обозначается как σq и определяется, как дополнительное вертикальное напряжение. На рассматриваемой глубине z это напряжение обозначается как σzq (см. рисунок 391.1)

Примечание: в СНиПе 2.02.01-83 нагрузка на основание обозначается литерой р, в теоретической механике нагрузка чаще обозначается литерой q и мне такое обозначение ближе. Впрочем принципиального значения это не имеет.

4.

Помимо давления от фундамента на нижележащие слои грунтов давят вышележащие слои грунтов. Это давление обозначается как σγ и определяется, как вертикальное напряжение от собственного веса грунта. Предполагается, что вертикальное напряжение от собственного веса грунта прямо пропорционально рассматриваемой глубине и объемному весу грунта

σγ = γh

где γ — объемный вес сжимаемого грунта, находящегося ниже подошвы фундамента, h — высота слоя сжимаемого грунта

Примечание: В СНиПе 2.02.01-83 это давление обозначается как σg, в СП 50-101-2004 — как σγ, но опять же принципиального значения это не имеет. Мне больше нравится обозначение σγ.

5.

Так как по мере заглубления вертикальные напряжения от фундамента уменьшаются, а от вышележащих слоев грунта увеличиваются, то соответственно и деформации, вызываемые этими напряжениями, изменяются. Т.е. чем глубже, тем меньше будет влияние нагрузки от фундамента на осадку основания, к тому же на больших глубинах основание и так уже осело под постоянно действующей нагрузкой от вышележащих грунтов, конечно в том случае, если эти грунты находятся в таком состоянии достаточно давно, желательно тысячи или даже миллионы лет. Таким образом нет необходимости рассматривать толщу грунтов бесконечно большой высоты. Нижняя граница сжимаемой толщи принимается на глубине z = Hc, где выполняется условие σzq = 0.2σ (см. рис. 391.1).

Примечание: если нижняя граница сжимаемой толщи находится в грунте с модулем деформации Е 2 ) или такой слой залегает непосредственно ниже определенной глубины z = Hc, то нижняя граница сжимаемого слоя определяется, исходя из условия σzq = 0.1σ.

При этом изменение значения вертикальных напряжений в зависимости от глубины принимается согласно следующей расчетной схеме:

Рисунок 391.1 Схема распределения вертикальных напряжений в линейно-деформируемом полупространстве

DL — отметка планировки (уровень грунта после окончания строительства);

NL — отметка поверхности природного рельефа (уровень грунта до начала строительства);

FL — отметка подошвы фундамента;

WL — уровень подземных вод;

В.С — нижняя граница сжимаемой толщи, определяемая расчетом;

d и dn глубина заложения фундамента соответственно от уровня планировки и от поверхности природного рельефа;

b — ширина фундамента;

q — среднее давление под подошвой фундамента;

q — дополнительное давление на основание;

σ и σzγ, — вертикальное напряжение от собственного веса грунта на глубине z от подошвы фундамента и на уровне подошвы;

σzq и σzq, — дополнительное вертикальное напряжение от внешней нагрузки на глубине z от подошвы фундамента и на уровне подошвы;

Нс — глубина сжимаемой толщи, определяемая расчетом.

6.

Так как на значение дополнительного вертикального напряжения кроме рассматриваемой в п.3 глубины также влияет ширина фундамента и рассматриваемая точка подошвы фундамента, то значение нагрузки от фундамента на рассматриваемой глубине z рекомендуется определять по следующим формулам:

σzq = aqo (391.2.1)

а — коэффициент, принимаемый по таблице 391.1 в зависимости от формы подошвы фундамента, соотношения сторон прямоугольного фундамента и относительной глубины, равной: x = 2z/b при определении σzq и x = z/b при определении σzq,c. Приведенные в таблице 391.1 значения коэффициента а — результат достаточно сложных расчетов для модели линейно деформируемого полупространства, что позволяет проектировщику сэкономить множество времени, сил и вообще значительно упростить расчет (хотя поначалу так не кажется).

Таблица 391.1

qo = q — σzγ,0 — дополнительное вертикальное давление на основание (для фундаментов шириной b ≥ 10 м принимается q = q)

q — среднее давление под подошвой фундамента (среднее потому, что в зависимости от формы фундамент может рассматриваться как балка на упругом основании и для такой балки распределение давления по ширине подошвы может быть не равномерным. Таким образом принятие среднего значения также позволяет упростить расчеты).

szγ,0 — вертикальное напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента. При планировке срезкой принимается σzγ,0 = γ’d (в данном случае следует помнить, что рисунок 391.1 является схематическим и отметка поверхности рельефа может быть выше отметки планировки, а не ниже, как показано на рисунке), при отсутствии планировки и планировке подсыпкой σzγ,0 = γ’dn, где γ’ — удельный вес грунта, расположенного выше подошвы фундамента, d и dn — показаны на рис.391.1.

Примечания к таблице 391.1:

1. b — ширина или диаметр фундамента, l — длина фундамента.

2. Для фундаментов, имеющих подошву в форме правильного многоугольника с площадью F, значения a принимаются как для круглых фундаментов радиусом r = √ F/п .

3. Для промежуточных значений x и η коэффициент a определяется по интерполяции.

7.

Согласно вышеизложенному определение значения дополнительного вертикального напряжения в начале и конце рассматриваемого слоя грунта не представляет большой проблемы и в итоге определение осадки s выполняется методом послойного суммирования по следующей формуле:

(391.3)

β — безразмерный коэффициент, принимаемый равным 0.8.

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

hi и Еi — соответственно высота и модуль упругости i-го слоя грунта.

n — количество рассматриваемых слоев основания.

8.

Чтобы определить высоту сжимаемого слоя грунта Нс, как правило составляется таблица, в которую вносятся значения дополнительного вертикального напряжения и напряжения от собственного веса грунта в начале и в конце рассматриваемого слоя (пример составления подобной таблицы приводится отдельно).

Читайте также  Нюансы выбора и установки чугунной плиты для печи ☛ Советы Строителей На

9.

Суммарная осадка, определенная по формуле 391.3, не должна превышать предельных значений, приведенных в таблице 391.2, т.е s ≤ šu:

Таблица 391.2

Вот в принципе и все основные положения, принимаемые при расчете осадки основания (и соответственно фундамента дома). Пример практического использования этих достаточно абстрактных формул и положений приводится отдельно.

А еще у Вас есть уникальная возможность помочь автору материально. После успешного завершения перевода откроется страница с благодарностью и адресом электронной почты. Если вы хотите задать вопрос, пожалуйста, воспользуйтесь этим адресом. Спасибо. Если страница не открылась, то скорее всего вы осуществили перевод с другого Яндекс-кошелька, но в любом случае волноваться не надо. Главное, при оформлении перевода точно указать свой e-mail и я обязательно с вами свяжусь. К тому же вы всегда можете добавить свой комментарий. Больше подробностей в статье «Записаться на прием к доктору»

Для терминалов номер Яндекс Кошелька 410012390761783

Для Украины — номер гривневой карты (Приватбанк) 5168 7422 0121 5641

Источник:
http://doctorlom.com/item391.html

Напряжения от собственного веса грунта

Вертикальные нормальные напряжения в грунте от веса лежащих выше грунтов называют природным или бытовым давлением и обозначают szg.

Природное давление в однородном грунте на глубине h определяются по формуле

где g – удельный вес грунта.

Природное давление в неоднородном основании на кровле (n+1)-го слоя вычисляется по формуле

где gi и hi – соответственно 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 по формуле (11). На кровлю водонепроницаемого слоя грунта (на водоупор) в этом случае действует дополнительное давление равное gwhw; здесь gw = 10 кН/м 3 – удельный вес воды, hw — разность отметок уровня грунтовых вод (WL) и кровли водоупора (рисунок 12).

График напряжений от собственного веса грунта szg называется эпюрой напряжений от собственного веса грунта.

Пример 2.Построить эпюру напряжений от собственного веса грунта для грунтовых условий, приведенных на рисунке 14. Характеристики грунтов:

Решение. На поверхности грунта напряжение от собственного веса грунта равно нулю.

Напряжение по подошве первого слоя равно szg1 = g1h1 = 20×2 = 40 кПа.

Напряжение по подошве второго слоя вычисляем с учетом взвешивающего веса воды

9,99 кН/м 3 ;

= 40 + 9,99×2 = 59,98 кПа.

Напряжение на кровле водоупора вычисляем с учетом дополнительного давления от веса воды во втором слое

Напряжение по подошве третьего слоя

Напряжение на кровле четвертого слоя вычисляем с учетом обратного скачка

Контрольные вопросы для самоподготовки.

1. Фазы напряженно-деформированного состояния грунтов при передаче на них постепенно увеличивающейся нагрузки.

2. Что характеризует начальное критическое давление?

3. Что понимают под расчетным сопротивлением грунта?

4. Как экспериментально определить распределение давлений по подошве фундамента?

5. Закон распределения давлений по подошве фундамента полученный в результате теоретических исследований.

6. Закон распределения давлений по подошве фундамента, применяемый в инженерных расчетах.

7. Определение напряжений в толще грунта от сосредоточенной силы, приложенной к поверхности грунтового основания.

8. Определение напряжений в толще грунта от равномерно распределенного давления, приложенной к поверхности грунтового основания на прямоугольной площади.

9. Какой принцип заложен в определении напряжений в толще грунта по методу угловых точек?

10. Какие имеются особенности определения напряжений в толще грунта от собственного веса при наличии в основании напорных и безнапорных грунтовых вод?

Источник:
http://studopedia.ru/19_177849_napryazheniya-ot-sobstvennogo-vesa-grunta.html

СНиП 2.02.01-83 Основания зданий и сооружений. Часть 4

РАСЧЕТ ДЕФОРМАЦИЙ ОСНОВАНИЙ 1

1. Осадка основания s c использованием расчетной схемы в виде линейно-деформируемого полупространства (п.2.40) определяется методом послойного суммирования по формуле

где b — безразмерный коэффициент, равный 0,8;

s zp,i — среднее значение дополнительного вертикального нормального напряжения в i-м слое грунта, равное полусумме указанных напряжений на верхней zi-1 и нижней zi границах слоя по вертикали, проходящей через центр подошвы фундамента (см. пп. 2-4);

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

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

При этом распределение вертикальных нормальных 2 напряжений по глубине основания принимается в соответствии со схемой, приведенной на рис. 1.

1 В настоящем приложении, кроме специально оговоренных случаев, приняты следующие единицы:

для линейных величин – м (см), для сил – кН (кгс); для напряжений, давлений и модулей деформации – кПа (кгс/см 2 ); для удельного веса – кН/м 3 (кгс/см 3 ).

2 Далее для краткости слово «нормальное» опускается.

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

2. Дополнительные вертикальные напряжения на глубине z от подошвы фундамента: s zp – по вертикали, проходящей через центр подошвы фундамента, и s zp,c – по вертикали, проходящей через угловую точку прямоугольного фундамента, определяются по формулам:

где a — коэффициент, принимаемый по табл.1 в зависимости от формы подошвы фундамента, соотношения сторон прямоугольного фундамента и относительной глубины, равной: о = 2z/b при определении уzp и о = z/b при определении уzp,c;

p0 = p — s zg, — дополнительное вертикальное давление на основание (для фундаментов шириной b ? 10 м принимается р = р);

р среднее давление под подошвой фундамента;

s zg, — вертикальное напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента (при планировке срезкой принимается s zg, = g d, при отсутствии планировки и планировке подсыпкой s zg, = g dn, где g / удельный вес грунта, расположенного выше подошвы, d и dn – обозначены на рис.1).

Рис.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; р — дополнительное давление на основание; s zg и s zg, – дополнительное вертикальное напряжение от внешней нагрузки на глубине z от подошвы фундамента и на уровне подошвы; s zp и s zр, – дополнительное вертикальное напряжение от внешней нагрузки на глубине z от подошвы фундамента и на уровне подошвы; Нс – глубина сжимаемой толщи.

Источник:
http://www.vashdom.ru/snip/20201-83/index-4.htm

Вертикальное напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента

Осадка основания s c использованием расчетной схемы в виде линейно-деформируемого полупространства определяется методом послойного суммирования по формуле

где b — безразмерный коэффициент, равный 0,8;

szp,i— среднее значение вертикального нормального напряжения в i-м слое грунта от давления по подошве фундамента рII, равное полусумме указанных напряжений на верхней zi-1 и нижней ziграницах слоя по вертикали, проходящей через центр подошвы фундамента;

szу,i— среднее значение вертикального нормального напряжения в i-м слое грунта от собственного веса выбранного при отрывке котлована грунта, равное полусумме указанных напряжений на верхней zi-1 и нижней ziграницах слоя по вертикали, проходящей через центр подошвы фундамента;

hiи Еi— соответственно толщина и модуль деформации i-го слоя грунта;

Еei— модуль деформации i-го слоя грунта по ветви вторичного загружения (при отсутствии данных допускается принимать равным Еei= = 5Еi);

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

При этом распределение вертикальных нормальных напряжений по глубине основания принимается в соответствии со схемой, приведенной на рисунке 15.

Вертикальные напряжения на глубине z от подошвы фундамента: szp и szу,i– по вертикали, проходящей через центр подошвы фундамента, и szp,c – по вертикали, проходящей через угловую точку прямоугольного фундамента, определяются по формулам:

где a — коэффициент, принимаемый по таблице 17 в зависимости от формы подошвы фундамента, соотношения сторон прямоугольного фундамента и относительной глубины, равной: x (x =2z/b – при определении szp и x =z/b– при определении szp,с);

рII — среднее давление под подошвой фундамента;

szg,0 — вертикальное напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента (при планировке срезкой принимается szg,0 = d, при отсутствии планировки и планировке подсыпкой szg,0 = = dn, где удельный вес грунта, расположенного выше подошвы, d и dn– обозначены на рисунке 15).

Вертикальное напряжение от собственного веса грунта szgна границе слоя, расположенного на глубине z от подошвы фундамента, определяется по формуле

где — удельный вес грунта, расположенного выше подошвы фундамента (см. п. 3.2);

dn— глубина заложения фундамента от природной отметки (см. рисунок 15);

gIIiи hi— соответственно 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 по формуле (11).

При определении szgв водоупорном слое следует учитывать давление столба воды, расположенного выше рассматриваемой глубины (см. п. 3.6).

Читайте также  Односкатная крыша пристройки к дому: чертеж сарая своими руками, строительство стропильной системы, проект кровли пристроя

Нижняя граница сжимаемой толщи основания принимается на глубине z = Hc, где выполняется условие szр = k×szg(здесь szр – дополнительное вертикальное напряжение на глубине по вертикали, проходящей через центр подошвы фундамента; szg– вертикальное напряжение от собственного веса грунта), где k = 0,2 для фундаментов с b £ 5 м и k = 0,5 для фундаментов с b > 20 м (при промежуточных значениях k определяется интерполяцией).

Если найденная по указанному выше условию нижняя граница сжимаемой толщи находится в слое грунта с модулем деформации Е

Источник:
http://beton-stroyka.ru/fundament/vertikal-noe-napryazhenie-ot-sobstvennogo-vesa-grunta-na-urovne-podoshvy-fundamenta.html

Проверка осадки фундамента

Для основания сложенного нескальными грунтами расчет по деформациям является необходимым. Расчет сводится к определению абсолютной осадки отдельного фундамента. Полученные величины в результате расчета сравнивают с предельно допустимыми:

, (38)

где S – осадка по расчету, см;

Su – предельно допустимая осадка, см;

L – длина наименьшего примыкающего к опоре пролета, принимаемая не менее 25 м.

Осадка определятся методом послойного суммирования в следующей последовательности:

1. Выполняется схема запроектированного фундамента, совмещенная с геологическим разрезом (рис. 8).

2. Сжимаемая толща грунтов, расположенная ниже подошвы фундамента, разбивается на элементарные слои толщиной hi ≤ 0,4b на глубину примерно 3b, где b – ширина подошвы фундамента. При этом границы элементарных слоев должны совпадать с границами слоев грунта.

3. Строится эпюра природного давления σzq, возникающих в основании от веса вышележащих слоев грунта (рис. 9). При высоком положении УГВ удельный вес грунта берется с учетом взвешивающего действия воды. В случае если имеем водонепроницаемый грунт (глина, суглинок с IL ≤ 0), тогда на поверхность этого слоя передается дополнительное давление водяного столба (γwhw). Значения вертикальных напряжений от собственного веса грунта на границе каждого элементарного слоя определяются по формуле:

, (39)

где σzq – вертикальное напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента, кПа;

γi – удельный вес i-го слоя грунта, с учетом взвешивающего действия воды, кН/м 3 ;

hi – толщина i-го слоя грунта, м.

4. Строится эпюра дополнительного (уплотняющего) вертикального давления σzp под подошвой фундамента. Начальная ордината эпюры в уровне подошвы фундамента σzq определяется по формуле:

, (40)

где Pср – среднее давление на грунт по подошве фундамента от нормативных нагрузок, кПа.

Значения дополнительных вертикальных напряжений в грунте вычисляются по формуле:

, (41)

где αi – коэффициент рассеивания напряжений, принимаемый по таблице 7 в зависимости от формы подошвы фундамента, соотношения сторон прямоугольного фундамента n = l/b и относительной глубины, равной m = 2z/b.

Величины дополнительных вертикальных напряжений определяются на границах элементарных слоев.

Значения коэффициентов рассеивания напряжений

5. Определяется глубина активной зоны (сжимаемой толщи).

Нижняя граница сжимаемой толщи (НГСТ) находится на глубине, где выполняется следующее условие при Е ≥ 5,0 МПа:

. (42)

Если найденная граница сжимаемой толщи находится в слое грунта с модулем деформации Е 3

Рис. 8. Расчетная схема для определения осадки фундамента:

а) опоры на суходоле; б) промежуточной опоры.

Рис. 9. Эпюры природных давлений δzq:

а) при наличии поверхностных вод и третьего водоупорного слоя;

б) при наличии поверхностных вод и первого водоупорного слоя;

в) при наличии грунтовой воды и третьего водоупорного слоя.

Проверка горизонтального смещения верха опоры:

, (46)

где δu – предельно допустимое смещение, см;

L – длина наименьшего примыкающего к опоре пролета, принимаемая не менее 25 м.

δ – смещение по расчету, м:

, (47)

где H – высота опоры (берется из задания), м;

hф – высота фундамента, м;

i – крен фундамента определяется по формуле:

, (48)

где ν и E – соответственно средневзвешенные значения коэффициента Пуассона (таблица 3) и модуля деформации для всей сжимаемой толщи;

b – ширина подошвы фундамента, м;

MII – нормативный момент относительно центра тяжести подошвы фундамента, кНм;

kс – коэффициент, принимаемый в зависимости соотношения сторон прямоугольного фундамента n = l/b по графику на рис. 10.

Задание № 5. Проектирование свайных фундаментов

Свайный фундамент состоит из свай и плиты (ростверка), объединяющей сваи и передающей на них нагрузку от сооружения. Свайные фундаменты применяют при залегании слабых грунтов в основании. При этом с использованием низких (заглубленных в грунт) или высоких (часть свай возвышается над поверхностью) ростверков.

Вид применяемых в фундаменте свай (забивных, буронабивных и т. д.) зависит от грунтовых условий площадки и передаваемых на фундамент нагрузок. В данной работе рекомендуется применять забивные призматические сваи с постоянным сечением.

Свайный фундамент целесообразно проектировать поэтапно в следующей последовательности:

1. Назначение глубины заложения ростверка, выбор его типа, материала, предварительных размеров в плане.

Для мостов при расположении поверхностной воды на глубину менее 3,0 м следует проектировать свайный фундамент с низким ростверком из монолитного железобетона класса не ниже В20. Отметка обреза, уступы в плоскости обреза принимаются как для фундамента мелкого заложения на естественном основании (см. рис. 5).

Глубина заложения подошвы ростверка для опоры на суходоле, с учетом конструктивных условий, принимается равной 2,0 м. Для промежуточной опоры глубина заложения подошвы ростверка назначается не менее 1,0 м ниже линии теоретического размыва(ЛТР).

Минимальные размеры подошвы ростверка в плане определяются размерами надфундаментной конструкцией опоры (см. формулу (8)).

2. Сбор нагрузок.

Расчетные нагрузки на уровне обреза фундамента FvI 0 ; FhI 0 ; МvI 0 — определены при расчете фундамента на естественном основании (см. формулы (10), (25) и (26)).

3. Выбор несущего слоя.

При выборе несущего слоя грунта в первую очередь оценивается грунт на глубине 4 м от подошвы ростверка, так как минимальная длина сваи 4 м. Затем оценивают прочность нижележащих слоев грунта. При этом условное сопротивления грунта в уровне острия сваи было не менее R > 250 кПа (см. задание №1).

4. Определение длины сваи и выбор тип свай.

Длина сваи назначается после принятия глубины заложения ростверка и определяется глубиной залегания прочного грунта, в который заглубляется свая и уровнем расположения подошвы ростверка. При назначении длины сваи слабые грунты (насыпные, торф, грунты в текучем и рыхлом состоянии) необходимо прорезать, а концы свай заглублять в прочные грунты. Заглубление сваи в несущий слой должна быть:

— в пески гравелистые, крупные и средней крупности и глинистые грунты с показателем текучести JL ≤ 0,1 на глубину не менее 0,5 м;

— в прочие виды нескальных грунтов — не менее 1,0 м.

Длина сваи – L (расстояние от головы до начала заострения сваи) определяется из выражения:

где δ – глубина заделки сваи в ростверк, м;

H – мощность слабых грунтов, которые проходит свая, м;

Lнесущ. слоя – глубина заглубления сваи в несущий слой, м.

Глубина заделки сваи в ростверк зависит от вида соединения:

— при свободном опирании голова сваи входит в ростверк на глубину 5-10 см, такое соединение возможно для центрально нагруженных свай;

— при жестком соединении величина заделки сваи в ростверк должна быть не менее 30 диаметра рабочей арматуры, такое соединение предусматривается при расположении свай в слабых грунтах при действии нагрузки с большим эксцентриситетом или при значительных горизонтальных нагрузках.

Полученную длину сваи округляют до длины стандартной сваи (в большую сторону) и принимают поперечное сечение свай (таблица 9).

Сваи железобетонные забивные призматические (по ГОСТ 19804-78)

Источник:
http://helpiks.org/4-43946.html

Осадка фундамента

Основные положения

Режим предназначен для расчета основания по деформациям прямоугольных в плане столбчатых и ленточных фундаментов, а также жестких плит. Определяются величины средней осадки, просадки, проверяется соответствие давления в уровне подошвы фундамента и кровли всех слоев грунтов расчетному сопротивлению грунтов. Если давление в уровне подошвы фундамента превышает расчетное, осадка определяется за пределом линейной зависимости между напряжениями и деформациями в грунте согласно п. 2.226 Пособия по проектированию оснований зданий и сооружений (к СНиП 2.02.01-83), а также СП 50-101-2004.

При определении осадки расчетная схема основания выбирается в виде линейно-деформируемого полупространства или слоя конечной толщины. Просадочные грунты могут быть первого либо второго типа. Расчеты основания по деформациям выполняются с учетом давления от соседних фундаментов, полезных нагрузок на пол здания, наличия подвала, грунтовых вод и водоупоров. Предполагается, что подошвы рассматриваемого и соседних фундаментов расположены на одной отметке и бытовое давление у них на этой отметке одинаковое, но различны нагрузки и размеры подошв.

При расчете всегда используется рекомендуемое нормами среднее взвешенное значение удельных весов тела фундамента, грунта и пола, расположенных над подошвой фундамента, равное 2 T/м 3 .

В результате работы программы определяются величины деформаций и вырабатывается признак, указывающий, удовлетворяются ли условия расчета основания по деформациям.

Алгоритм выполнения расчета. Версия – СНиП 2.02.01-83*

Программа разработана на основании пп. 2.40; 2.41; 2.48 и Приложения 2 СНиП 2.02.01-83* и соответствующих пунктов Пособия по проектированию оснований зданий и сооружений (к СНиП 2.02.01-83). В программе автоматически выбирается расчетная схема основания — в виде линейно-деформируемого полупространства или слоя конечной толщины. Для этого первоначально выполняется расчет по схеме работы основания в виде линейно-деформируемого полупространства с определением величин деформаций и глубины сжимаемой толщи. Переход на схему слоя конечной толщины осуществляется в двух случаях:

  • в пределах сжимаемой толщи встретится слой с Е > 10000 тс/м 2 , и его толщина будет удовлетворять условию 32(6) «Пособия по проектированию оснований зданий и сооружений»;
  • оба размера сторон подошвы превышают величину 10.0 м.
Читайте также  Кладка облицовочного кирпича своими руками - Строительный портал

Определяется расчетная толщина линейно-деформируемого слоя (п.2.220 «Пособия . «), после чего в ее границах анализируются модули деформации. Переход на схему упругого слоя в этом случае осуществляется, если в пределах расчетной толщины этого слоя суммарная толщина слоев с модулем деформации Е 2 не превышает 20%. Расчетная величина упругого слоя увеличивается на толщину слоя с модулем деформации Е 2 , если этот слой расположен ниже уровня низа упругого слоя, и его толщина не превышает 5.0 м.

При большей толщине такого слоя расчет выполняется по схеме упругого полупространства. При определении деформации фундамента учитывается влияние соседних фундаментов. Дополнительные давления от соседних фундаментов определяются по методу угловых точек в соответствии с п.3 приложения 2 СНиП 2.02.01-83*. Предполагается, что подошвы рассматриваемого и влияющих фундаментов расположены на одной отметке, и бытовое давление у них на этой отметке одинаковое, но различны нагрузки и размеры подошв.

Аналогично соседним фундаментам определяются дополнительные давления от влияния полезных нагрузок на пол первого этажа здания, но учитывается их истинный уровень приложения. Давление от нагрузок с увеличением глубины затухает, а давление от насыпного слоя на любой глубине равно весу столба площадью 1 м 2 этого слоя, так как считается, что насыпной слой находится на значительной площади. Большое влияние на величину осадки может оказать наличие полезной нагрузки на пол здания, если она находится на значительной площади. Напряжение от собственного веса грунта (бытовое давление) на отметке подошвы фундамента определяется как при планировке срезкой (уровень планировки H нужно задать меньше уровня естественного рельефа Hz ) так и при планировке подсыпкой (уровень планировки H нужно задать больше уровня естественного рельефа Hz ).

Согласно СНиП 2.02.01-83* глубина сжимаемой толщи при расчете осадки определяется до уровня, в котором бытовое давление в пять раз превосходит дополнительное. Однако, если ниже этого уровня слой грунта имеет модуль деформации Е 2 , то этот слой включается в границу сжимаемой толщи. При большой толщине такого слоя граница сжимаемой толщи определяется до уровня, в котором бытовое давление в десять раз больше дополнительного.

Точность определения глубины сжимаемой толщи – до 1 мм, при этом нижний заданный слой считается большой толщины. На уровне кровли всех заданных слоев грунта, за исключением уровня подошвы фундамента, проверяется прочность грунтов в соответствии с п. 2.48 СНиП 2.02.01-83*. Просадка основания считается в пределах заданной просадочной толщи. При первом типе просадочности величина просадки определяется только от нагрузок на основание и для всех заданных слоев грунта; при втором типе — от нагрузок на основание и собственного веса грунта до уровня, в котором бытовое давление равно начальному просадочному давлению, при этом нижней границей служит заданный уровень.

При определении коэффициента просадочности используется величина начального просадочного давления слоев грунта. При втором типе просадочности коэффициент просадочности принимается равным 1.

Для определения расчетного сопротивления основания значения φII, сII и γII принимаются средневзвешенными для слоя грунта толщиной z ниже подошвы фундамента: z = b/2 при b 10,0 м при определении давлений учитывается уменьшение давления за счет вычитания бытового давления так же, как для фундаментов с небольшими размерами подошвы. Принято, что размеры котлована могут быть достаточно большими.

Согласно п.5.5.41 нижняя граница сжимаемой толщи основания принимается до уровня, в котором бытовое давление в пять раз превосходит дополнительное при ширине фундамента меньше или равной 5 м (k = 0,2), в два раза — при ширине больше 20 м (k=0,5). В интервале ширины фундамента больше 5 и до 20 метров значение k определяют интерполяцией.

При этом глубина сжимаемой толщи принимается не меньше b/2 при b ≤ 10,0 м и (4+0,1b) при b>10,0 м.

Согласно п.5.5.11 для определения расчетного сопротивления основания значения φII, сII и γII принимаются средневзвешенными для слоя грунта толщиной z ниже подошвы фундамента: z= b/2 при b <10,0 м и z= 4+0,1b при b≥10м.

Основное отличие расчета осадки по СП 22.13330 и ДБН В.2.1-10-2009 от описанных выше методик состоит в учете влияния порового давления.

Подготовка данных

Исходные данные для расчета задаются в многостраничном диалоговом окне Осадка фундамента , которое включает следующие страницы:

Общие данные — задаются характеристики рассматриваемого и соседних фундаментов и нормальная сила N (приложенная на обрезе фундамента) для рассматриваемого и соседних фундаментов. Введенная информация может быть проконтролирована кнопками Предварительный просмотр .

Нагрузки на пол — на этой странице назначаются нагрузки, которые описываются в виде прямоугольных областей. Для каждой области следует задать координаты привязки центра, размеры сторон прямоугольника и значение распределенной нагрузки.

Грунты — задаются расчетные характеристики грунтов ниже подошвы фундамента для расчета по деформациям, а также дополнительные характеристики по просадке, набор которых зависит от типа просадочности В частности, при первом типе просадочности количество суммарных (от внешних нагрузок и собственного веса грунта) давлений Р задается от двух до пяти, а при втором — от трех до пяти. Кроме того, при втором типе просадочности в качестве первого значения относительной просадочности грунта ( ɛ 1 ) должна обязательно задаваться величина относительной просадочности при бытовом давлении.

Отметим, что для водонасыщенных грунтов следует задать удельный вес частиц грунта, в противном случае — удельный вес грунта.

Согласно СП 22.13330 следует учитывать поровое давление грунтовых вод. Если слой грунта находится в водонасыщенном состоянии и удовлетворяет требованиям п. 5.6.40 СП 22.13330.2011, пользователь может взвести маркер в столбце «Учитывать поровое давление». При этом при расчете вертикального эффективного напряжения от собственного веса грунта будет учтено поровое давление на границе слоя. При расчетах по СП 22.13330.2016 поровое давление учитывается всегда.

Величина порового давления вычисляется на основании рекомендаций п. Б.1.2 СП 23.13330.2011.

При расчетах по СП 22.13330.2011 использовать маркер «Учитывать поровое давление» не рекомендуется, поскольку формулировки норм требуют использовать удельный вес водонасыщенных грунтов с учетом взвешивающего действия воды. Учет еще и порового давления приводит к двойному учету взвешивающего действия воды. Эти ошибочные формулировки были исправлены только в СП 22.13330.2016.

Введенная на указанных страницах информация может быть проконтролирована кнопками Предварительный просмотр аналогично режиму расчета крена фундамента.

Результаты расчета

Расчет выполняется после нажатия кнопки Вычислить . Результаты расчета в установленных в настройках единицах выдаются в табличном виде на странице Результаты и включают следующие величины:

  • расчетное сопротивление грунта в уровне подошвы фундамента;
  • среднее давление от нагрузок (включая вес тела фундамента, грунта и пола) в уровне подошвы фундамента;
  • осадка основания;
  • просадка от нагрузки;
  • просадка от веса грунта;
  • сумма осадки и просадки;
  • глубина сжимаемой осадочной толщи;
  • коэффициент постел и Винклера.

Кроме того, выдаются сообщения, указывающие вид расчетной схемы основания, использованной для определения совместной деформации основания и сооружения — линейно деформируемого полупространства или линейно деформируемого слоя, а также характеризующие полученные результаты по различным факторам, например, «Проверка для уровня подошвы удовлетворена (не удовлетворена)», «Условия по деформациям удовлетворены», «Осадка больше допустимой», «Условие по слабому слою не удовлетворено», «Сумма осадки и просадки больше допустимой».

Дополнительно выводятся данные по слоям грунта в пределах толщины сжимаемой толщи (максимальное количество слоев 20). При схеме основания в виде упругого полупространства для каждого слоя выдается:

  • толщина слоя;
  • давление от нагрузки в средней точке слоя;
  • бытовое давление в средней точке слоя;
  • расчетное давление в уровне кровли разнородных слоев грунта;
  • осадка;
  • просадка.

При схеме основания в виде слоя конечной толщины:

  • толщина слоя;
  • давление от полезной нагрузки и соседних фундаментов в уровне кровли слоя;
  • расчетное давление в уровне кровли разнородных слоев грунта;
  • осадка;
  • просадка.

По результатам расчета формируется отчет (кнопка Отчет ).

Источник:
http://scadsoft.com/help/UnderGround/ru/UnderGround1049_rtf/Settlement.htm