Пример 2. Определение границы сжимаемой зоны и расчет осадки фундамента

Нижнюю границу сжимаемой толщи основания принимают на глубине z = H_c, где выполняется условие . При этом глубина сжимаемой толщи не должна быть меньше , равной при 10 м, ( ) при 10 60 м и 10м при 60м.

Если в пределах глубины , найденной по указанным выше условиям, залегает слой грунта с модулем деформации  МПа, сжимаемую толщу допускается принимать до кровли этого грунта.

Если найденная по указанным выше условиям нижняя граница сжимаемой толщи находится в слое грунта с модулем деформации 7 МПа или такой слой залегает непосредственно ниже глубины , то этот слой включают в сжимаемую толщу, а за H_c принимают минимальное из значений, соответствующих подошве слоя или глубине, где выполняется условие

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

 (2.1)

где g′ – средний удельный вес грунта, расположенного выше подошвы фундамента;  – глубина заложения подошвы, м; g_i и h_i соответственно удельный вес, кН/м³, и толщина i-го слоя грунта, залегающего выше границы слоя на глубине от подошвы фундамента, м; u – поровое давление на рассматриваемой границе слоя, кН/м².

Для неводонасыщенных грунтов поровое давление принимается равным нулю.

Удельный вес грунтов, залегающих ниже уровня подземных вод, должен приниматься с учетом взвешивающего действия воды при коэффициенте фильтрации слоя грунта больше 1х10-5 м/сут и 0,25 (для глинистых грунтов).

При расположении ниже уровня грунтовых вод слоя грунта с коэффициентом фильтрации менее 1x10^-5 м/сут и 0,25 (для глинистых грунтов) его удельный вес принимается без учета взвешивающего действия воды, для определения в этом слое и ниже его следует учитывать давление столба воды, расположенного выше этого слоя.

Осадку основания фундамента s, см, с использованием расчетной схемы в виде линейно деформируемого полупространства определяют методом послойного суммирования по формуле

 (2.2)

где b – безразмерный коэффициент, равный 0,8;

s_{zp , i} – среднее значение вертикального нормального напряжения от внешней нагрузки в i-м слое грунта по вертикали, проходящей через центр подошвы фундамента, кПа;

h_i – толщина i-го слоя грунта, см, принимаемая не более 0,4 ширины фундамента;

E_i – модуль деформации i-го слоя грунта по ветви первичного нагружения, кПа;

Е_{е, i} – модуль деформации i-го слоя грунта по ветви вторичного нагружения, кПа;

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

s_{zg, i} – среднее значение вертикального напряжения в i-м слое грунта по вертикали, проходящей через центр подошвы фундамента, от собственного веса выбранного при отрывке котлована грунта, кПа;

 (2.3)

s_{zg ,0} – вертикальное напряжение от собственного веса грунта на отметке подошвы фундамента, кПа (при планировке срезкой s_{zg ,0}= g'd, при отсутствии планировки и планировке подсыпкой s_{zg ,0} = g'd_n, где g' – удельный вес грунта, кН/м³, расположенного выше подошвы; d и d_n – глубина заложения, м, от уровня планировки и от естественного уровня соответственно.

При этом в расчете s_zg используются размеры в плане не фундамента, а котлована.

При расчете осадки фундаментов, возводимых в котлованах глубиной менее 5 м, допускается в формуле 2.2 не учитывать второе слагаемое.

При этом распределение вертикальных напряжений по глубине основания принимают в соответствии со схемой, приведенной на рисунке 2.

Рис. 2. Схема распределения вертикальных напряжений в линейно-деформируемом полупространстве

DL – отметка планировки; NL – отметка поверхности природного рельефа; FL – отметка подошвы фундамента; WL – уровень подземных вод; ВС – нижняя граница сжимаемой толщи; d и d _п – глубина заложения фундамента соответственно от уровня планировки и поверхности природного рельефа; b – ширина фундамента; р – среднее давление под подошвой фундамента; s_zg и s_{zg ,0} – вертикальное напряжение от собственного веса грунта на глубине z от подошвы фундамента и на уровне подошвы; s_zp и s_{zp ,0} – вертикальное напряжение от внешней нагрузки на глубине z от подошвы фундамента и на уровне подошвы; s_{z g , i} – вертикальное напряжение от собственного веса вынутого в котловане грунта в середине i-го слоя на глубине z от подошвы фундамента; Н_с – глубина сжимаемой толщи.

Средние значения напряжений s_{zp , i} и s_{z g , i} в i-м слое грунта допускается вычислять как полусумму соответствующих напряжений на верхней z_{i -1} и нижней z_i границах слоя.

При возведении сооружения в отрываемом котловане глубиной более 5м следует различать три следующих значения вертикальных напряжений:

s_zg – от собственного веса грунта до начала строительства; s_zu – после отрывки котлована; s_z – после возведения сооружения.

Если среднее давление под подошвой фундамента р £ s_zg,0, осадку основания фундамента s определяют по формуле:

 (2.4)

Вертикальные напряжения от внешней нагрузки s_zp зависят от размеров, формы и глубины заложения фундамента, распределения давления на грунт по его подошве и свойств грунтов основания. Для прямоугольных, круглых и ленточных фундаментов значения s_zp, кПа, на глубине z от подошвы фундамента по вертикали, проходящей через центр подошвы, определяют по формуле:

 (2.5)

где a – коэффициент, принимаемый по таблице 12 в зависимости от относительной глубины x, равной 2z / b;

р – среднее давление под подошвой фундамента, кПа.