Определение осадки фундамента методом послойного суммирования - Brigada-Doma.ru
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд (пока оценок нет)
Загрузка...

Определение осадки фундамента методом послойного суммирования

Метод послойного суммирования

Расчет осадки слоистых оснований выполняется методом послойного суммирования, в основу которого положена разобранная выше задача (основная задача).

Сущность метода заключается в определении осадок элементарных слоев основания в пределах сжимаемой толщи от дополнительных вертикальных напряжений ozP, возникающих от нагрузок, передаваемых сооружениям.

Так как в основу этого метода положена расчетная модель основания в виде линейно-деформируемой сплошной среды, то необходимо ограничить среднее давление на основание таким пределом, при котором области возникающих пластических деформаций лишь незначительно нарушают линейную деформируемость основания, т.е. требуется удовлетворение условия

Для определения глубины сжимаемой толщи Нс вычисляют напряжения от собственного веса azq и дополнительные от внешней нагрузки ozP.

Нижняя граница сжимаемой толщи ВС основания принимается на глубине z = Нс от подошвы фундамента, где выполняется условие

т.е. дополнительные напряжения составляют 20% от собственного веса грунта.

При наличии нижеуказанной глубины грунтов с модулем деформации Е gzP от внешней нагрузки;

  • • определяется сжимаемая толща Нс;
  • • разбивается Нс на слои толщиной Л,- ;
  • • определяется осадка элементарного слоя грунта по формуле
  • Тогда полную осадку можно найти простым суммированием осадок всех элементарных слоев в пределах сжимаемой толщи из выражения

    где р — безразмерный коэффициент, зависящий от коэффициента относительных поперечных деформаций, принимается равным 0,8; hj — высота /-го слоя; Et модуль деформации /-го слоя „ GzPi-l ®zPi

    грунта; огАср =— — среднее напряжение /-го элементарного слоя.

    Рис. 7.11. Расчетная схема для определения осадки методом послойного

    DL — отметка планировки; NL — отметка поверхности природного рельефа; FL — отметка подошвы фундамента; ВС — нижняя граница сжимаемой толщи; Нс — сжимаемая толща

    Метод послойного суммирования позволяет определять осадку не только центральной точки подошвы фундамента. С его помощью можно вычислить осадку любой точки в пределах или вне пределов фундамента. Для этого пользуются методом угловых точек и строится эпюра напряжений от вертикальной нагрузки, проходящей через точку, для которой требуется расчет осадки.

    Таким образом, метод послойного суммирования в основном используется при расчете небольших по размерам фундаментов зданий и сооружений и при отсутствии в основании пластов очень плотных малосжимаемых грунтов.

    Пример 7.1. Определить методом послойного суммирования осадку ленточного фундамента шириной Ь= 1,2 м. Глубина заложения подошвы фундамента от поверхности природного рельефа d = 1,8 м. Среднее давление под подошвой фундамента Р= 285 кПа. Основание сложено следующими слоями:

    I слой — маловлажный, средней плотности, песок мелкий с коэффициентом пористости 3 , модулем деформации Е< = 14,4 МПа;

    II слой — насыщенный водой, средней плотности, средней крупности с е2 = 0,60, у2 = 19,2 кН/м 3 и Е2 = 18,6 МПа;

    Ill слой — полутвердый суглинок с JL 0,18, у3 = 18,5 кН/м 3 и Ет, = 15,3 МПа.

    Подземные воды на участке строительства обнаружены на глубине 3,8 м (рис. 7.12).

    Рис. 7.12. Расчетная схема к примеру 7.1

    Решение. Вычисляем ординаты эпюры вертикального напряжения от действия собственного веса грунта по формуле (6.46) и вспомогательной эпюры 0,2azq.

    На поверхности земли oZ(/ 0.

    На уровне подошвы фундамента

    На контакте первого и второго слоев

    На контакте второго и третьего слоев

    Так как второй слой — насыщенный водой, то необходимо учитывать взвешивающее действие столба воды:

    Тогда третий слой воспринимает давление не только от действия двух вышележащих слоев, но и от столба воды, которое определяется:

    Определяем напряжение по подошве третьего слоя:

    Определяем дополнительное давление на основание под подошвой фундамента:

    Для нахождения глубины сжимаемой толщи определяем azp по оси фундамента, а полученные данные сводим в табл. 7.1.

    Нижнюю границу сжимаемой толщи находим по точке пересечения вспомогательной эпюры и эпюры дополнительных напряжений 0,2а;(/ (см. рис. 7.12).

    Из рис. 7.12 видно, что эта точка пересечения соответствует мощности сжимаемой толщи Нс 6,1 м.

    По формуле (7.16) находим осадку S слоя песка мелкого:

    Вычисляем осадку S2 песка средней крупности:

    Вычисляем осадку S2 слоя суглинка:

    Полная осадка фундамента

    По СП 22.13330.2011 для зданий данного типа находим предельно допустимую осадку ^ =10 см.

    В рассматриваемом случае S — 2,69 см кПа

    Определение осадки фундамента методом послойного суммирования деформаций.

    Сущность метода послойного суммирования заключается в определении осадок элементарных слоев основания в пределах сжимаемой толщи от дополнительных вертикальных напряжений σzp, возникающих от нагрузок, передаваемых сооружением. Осадка фундамента определяется суммированием осадок элементарных слоев основания.

    Так как в основу этого метода положена расчетная модель основания в виде линейно деформируемой сплошной среды, то необходимо ограничить давление на основание такими пределами, при которых области возникающих пластических деформаций незначительно нарушают линейную деформируемость основания, то есть требуется выполнение условий P ≤ R и Pmax ≤ 1,2R.

    Расчет осадки фундамента производится на действие осевых расчетных нагрузок с коэффициентом надежности по нагрузке γf =1.

    СНиП [17] рекомендует метод послойного суммирования для расчета осадок фундаментов шириной до 10 м при отсутствии в пределах сжимаемой толщи грунтов с модулем деформации Е >100 МПа. Осадка основания определяется по формуле

    Читайте также:  Чем облицевать фундамент дома недорого своими руками

    , (3.27)

    где – безразмерный коэффициент, равный 0,8; n – число слоев, на которые разделена по глубине сжимаемая толща основания;σzpi – среднее значение дополнительного вертикального нормального напряжения в i-ом слое грунта, равное полусумме напряжений на верхней и нижней границах слоя; hi, Еi – толщина и модуль деформаций i-го слоя грунта.

    Свод правил по проектированию и устройству оснований и фундаментов зданий и сооружений [21] рекомендует этот метод во всех случаях. При этом осадка определяется по формуле

    , (3.28)

    где b –безразмерный коэффициент, принимаемый равным 0,8 независимо от вида грунта; szр,i – вертикальное нормальное напряжение от внешней нагрузки в середине i -го слоя; hi – толщина i – го слоя грунта, принимаемая не более 0,4 ширины фундамента; Ei – модуль деформации i –го слоя грунта, принимаемый по ветви первичного нагружения; s,i – среднее значение вертикального напряжения в i –м слое грунта от собственного веса выбранного при отрывке котлована грунта; Ee,i – модуль деформации i –го слоя грунта, принимаемый по ветви вторичного нагружения; n – число слоев, на которые разбита сжимаемая толща основания.

    При расчете осадки фундаментов, возводимых в котлованах глубиной менее 5 м, допускается в формуле (3.28) не учитывать второе слагаемое. В таком случае формула (3.28) совпадает с формулой (3.27).

    Величина напряжений szр с глубиной убывает, и в расчете ограничиваются толщей, ниже которой деформации грунтов пренебрежимо малы. Нижнюю границу сжимаемой толщи основания принимают на глубине z = Hc , где выполняется условие szр = kszg, где

    Если в пределах глубины Hc , найденной по указанным выше условиям, залегает слой грунта с модулем деформации Е > 100 МПа, сжимаемая толща принимается до кровли этого слоя.

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

    Коэффициент a определяетсятаблице 5 Приложения 2, а также по [1, 16, 17, 21] в зависимости от величин и (где l – длинная сторона подошвы фундамента; b – короткая ее сторона; z – глубина расположения подошвы элементарного слоя). Значения напряжения szр откладываются на эпюре справа от оси z.

    3. Определяются напряжения szg от собственного веса грунта, и строится эпюра природного давления на границах слоев.

    Напряжение от собственного веса грунта (природное давление) определяется суммированием веса каждого слоя грунта:

    , (3.32)

    где gi – удельный вес грунта i –го слоя; hi – толщина i –го слоя; n – количество слоев.

    Эпюра напряжений szg строится в том же масштабе, что и эпюра szр, и ее значения откладываются слева от оси z.

    4. Определяется глубина сжимаемой толщи Hc по указанным выше условиям.

    5. Определяется осадка основания фундаментапо формуле (3.27).

    Расчет основания по деформациям считается удовлетворительным, если совместная деформация основания и сооружения не превышает предельного значения и выполняется условие

    Последнее изменение этой страницы: 2016-04-23; Нарушение авторского права страницы

    ОИФ Синицын / глав6-9 / Прил5

    Определение осадки методом послойного суммирования

    Для фундаментов на естественном основании, на песчаных и грунтовых подушках в подавляющем числе случаев определяющим является расчет осадок. В соответствии с последними изменениями в нормах проектирования, осадка с использованием расчетной схемы в виде линейно деформируемого полупространства определяется методом послойного суммирования по формуле

    (3.1)

    где – безразмерный коэффициент;

    – среднее значение напряжения в элементарном слое грунта от внешней нагрузки pII;

    – модуль деформации слоя грунта по ветви первичного нагружения;

    σ – среднее значение напряжения в элементарном слое грунта от собственного веса выбранного при отрывке котлована грунта;

    hi = толщина i – того слоя грунта, принимаемая не более 0,4 ширины фундамента;

    Ee,i – модуль деформации слоя грунта по ветви вторичного нагружения.

    При отсутствии опытных данных о грунтах для сооружений 2 и 3 уровней ответственности допускается принимать Ee,I = 5 E,i.

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

    Из вышеизложенного видно, что в новом нормативном документе есть некоторые отличия как в буквенных обозначениях, так и в методике расчета.

    Например, – полное вертикальное нормальное напряжение от внешней нагрузки, а не дополнительное, как было в СНиП [2].

    В новом нормативном документе появилось два вида напряжений от собственного веса грунтов:

    σ – от веса грунта, выбранного при отрывке котлована;

    σzg .- от природного веса грунтов с учетом взвешивающего действия воды и давления воды на водоупоры.

    Изменилась методика определения нижней границы сжимаемой толщи. Ее определяют с учетом полного напряжения , а не дополнительного, как рекомендуется в СНиПе [2]. Это приведет к необходимости учитывать в расчетах большую, чем требовалось по СНиП [2], сжимаемую толщу.

    Наиболее существенным является то, что при испытаниях грунтов теперь необходимо рассматривать загружение основания сжимающей нагрузкой с последующей разгрузкой и повторным нагружением. Правда, это требование является обязательным только для зданий и сооружений 1 уровня ответственности.

    При определении осадки по методу послойного суммирования рекомендуется следующий порядок работы

    1) Основание разбивают на слои толщиной

    2) Определяют напряжения на границах элементарных слоев под центром подошвы фундамента

    Читайте также:  Заливка фундамента в землю без опалубки

    (3.2)

    где – коэффициент изменения давления по глубине, зависящий от соотношения сторон подошвы фундамента и относительной глубины (определяются по табл.2.2).

    – расстояние от подошвы фундамента до точки, в которой определяется напряжение.

    4) Определяют напряжения от собственного веса грунта на границах элементарных слоев

    (3.3)

    5) ) Определяют напряжения от собственного веса грунта, вынутого из котлована на границах элементарных слоев

    6) Определяют нижнюю границу сжимаемой толщи.

    (3.4)

    При ширине фундамента менее 5 м k = 0,2. При ширине фундамента более 20 м k = 0,5. При ширине фундамента от 5 до 20 м коэффициент k .определяют интерполяцией.

    Если граница сжимаемой толщи находится в слое грунта с модулем деформации меньше или такой слой залегает непосредственно ниже этой глубины, тогда нижнюю границу сжимаемой толщи определяют из условия

    (3.5)

    7) Определяется осадка фундамента по формуле 3.1

    ПРИМЕР 3.1. Определить осадку отдельного фундамента.

    – ширина подошвы равна длина подошвы –

    – среднее давление по подошве ;

    – глубина заложения фундамента d = 3,65 м;

    удельный вес грунта выше подошвы γ ! = 19,1 кН/м 3 .

    Под подошвой находится слой глины толщиной 1,55 м со следующими характеристиками: , .

    Ниже находится слой песка со следующими характеристиками: , .

    1) Напряжения от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента

    2) Основание разбиваем на слои толщиной

    В пределах второго элементарного слоя оказалась граница между глиной и песком, поэтому разбиваем его на два слоя толщиной и

    Результаты дальнейших вычислений показываем на рис. 3.1 и сводим в табл. 3.1.

    Напряжение от давления по подошве:

    Напряжение от собственного веса грунта

    Рис. 3.1. К расчету осадки фундамента

    Среднее дополнительное давление по слоям:

    Слой 1.

    Слой 2.

    По остальным точкам и слоям расчет производится аналогично. Результаты расчета представлены в таблице 3.1.

    Ширина подошвы меньше 5 м, поэтому нижнюю границу сжимаемой толщи определяем из условия . Это условие выполняется около точки 5, находящейся на глубине 5,28 м от подошвы.

    Глубина заложения фундамента менее 5 м, поэтому второе слагаемое в формуле 3.1 не учитываем.

    Осадка фундамента равна

    Осадка ленточного фундамента рассчитывается аналогично. Коэффициенты  берутся по табл.1 Прил.3 СНиП [2] при соотношении сторон больше 10.

    Вычисление осадок фундамента

    ,

    ,

    ,

    ,

    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; р – дополнительное давле­ние на основание; zg и σzg – 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: σ по вертикали, проходящей через центр подошвы фундамента, σzр.c вертикали, проходящей через уг­ловую точку прямоугольного фундамента, определяются по формулам

    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;

    ρ= ρ – σzg дополнительное вертикальное давление на основание, для фундаментов шириной b≥10 м принимается ρ= ρ ;

    ρ – среднее давление под подошвой фундамента;

    ρzg вертикальное напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента (при планировке срезкой принимается ρzg=γ’d, при отсутствии планировки и планировке подсыпкой ρzg=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 р) определяются алгебраичес­ким суммированием напряжений σzp.cj ; в угловых точках четырех фиктивных фундаментов (рис.7.2) по формуле

    Читайте также:  Фундамент для дома из арболита

    (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;

    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

    Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

    Лучшие изречения: При сдаче лабораторной работы, студент делает вид, что все знает; преподаватель делает вид, что верит ему. 9591 – | 7380 – или читать все.

    95.47.253.202 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

    Отключите adBlock!
    и обновите страницу (F5)

    очень нужно

    Расчет осадки методом послойного суммирования


    Метод послойного суммирования

    Расчет осадки слоистых оснований выполняется методом послойного суммирования , в основу которого положена выше разобранная задача (основная задача). Сущность метода заключается в определении осадок элементарных слоев основания в пределах сжимаемой толщи от дополнительных вертикальных напряжений σ ZP , возникающих от нагрузок, передаваемых сооружениям.

    Так как в основу этого метода положена расчетная модель основания в виде линейно-деформируемой сплошной среды, то необходимо ограничить среднее давление на основание таким пределом, при котором области возникающих пластических деформаций лишь незначительно нарушают линейную деформируемость основания, т.е. требуется удовлетворить условие

    (7.11)

    Для определения глубины сжимаемой толщи Н с вычисляют напряжения от собственного веса σ Zq и дополнительные от внешней нагрузки σ ZP .
    Нижняя граница сжимаемой толщи ВС основания принимается на глубине z = Н с от подошвы фундамента, где выполняется условие

    (7.12)

    т.е. дополнительные напряжения составляют 20% от собственного веса грунта .

    При наличии нижеуказанной глубины грунтов с модулем деформации Е≤5 МПа должно соблюдаться условие

    (7.13)

    Для оснований гидротехнических сооружений по СНиП 2.02.02—85 «Основания гидротехнических сооружений» нижняя граница активной зоны находится из условия

    (7.14)

    Расчет осадки удобно вести с использованием графических построений в следующей последовательности ( рис. 7.1 1):

    • строят геологический разрез строительной площадки на месте рассчитываемого фундамента;
    • наносятся размеры фундамента;
    • строятся эпюры напряжений от собственного веса грунта σ Zg и дополнительного σ ZP от внешней нагрузки;
    • определяется сжимаемая толща Н с ;
    • разбивается Н с на слои толщиной h i ≤0,4b ;

    определяется осадка элементарного слоя грунта по формуле

    (7.15)

    Тогда полную осадку можно найти простым суммированием осадок всех элементарных слоев в пределах сжимаемой толщи из выражения

    (7.16)

    где β— безразмерный коэффициент, зависящий от коэффициента относительных поперечных деформаций, принимаемый равным 0,8; h i — высота i-го слоя; E i — модуль деформации i-го слоя грунта;

    — среднее напряжение i-го элементарного слоя.

    Метод послойного суммирования позволяет определять осадку не только ценфальной точки подошвы фундамента. С его помощью можно вычислить осадку любой точки в пределах или вне пределов фундамента. Для этого пользуются методом угловых точек и строится эпюра напряжений вертикальной, проходящей через точку, для которой требуется расчет осадки.

    Рис. 7.11. Расчетная схема для определения осадки методом послойного суммирования: DL — отметка планировки; NL — отметка поверхности природного рельефа; FL — отметка подошвы фундамента; ВС — нижняя граница сжимаемой толщи; Нс — сжимаемая толща

    Таким образом, метод послойного суммирования в основном используется при расчете небольших по размерам фундаментов зданий и сооружений и при отсутствии в основании пластов очень плотных малосжимаемых грунтов.

    Пример 7.1. Определить методом послойного суммирования осадку ленточного фундамента

    Пример 7.1. Определить методом послойного суммирования осадку ленточного фундамента шириной b = 1,2 м. Глубина заложения подошвы фундамента от поверхности природного рельефа d = 1,8 м. Среднее давление под подошвой фундамента Р = 285 кПа. Основание сложено следующими слоями:

    Ссылка на основную публикацию