книги / Справочник проектировщика промышленных, жилых и общественных зданий и сооружений. Основания и фундаменты

Как видно из приведенных эпюр, наличие жесткого подстилающего слоя увеличивает, а наличие слабого подстилающего слоя уменьшает концентрацию напря­ жений на контакте слоев.

Втабл. 5.7 [2] приведены значения — на контакте

снесжимаемым слоем под центром круговой и прямо­ угольной площади, загруженной равномерно распреде­ ленной нагрузкой.

Напряжения при слабом подстилающем слое опре­ деляются в зависимости от параметра <

даны значения ~ на контакте со слабым подстилающим

слоем по оси полосы, загруженной равномерно распре­ деленной нагрузкой.

Рис. 5.15

Величина напряжения аг> на границе какого-либо слоя определяется по формуле

В слоях, расположенных ниже уровня грунтовых вод, объемный вес водопроницаемых грунтов в формуле (5.14) принимается уменьшенным 'за счет взвешивающего дей­ ствия воды.

Водонепроницаемые грунты должны рассматриваться как водоупор, и на них взвешивающее действие воды не распространяется. На водоупор давит вышележащий столб воды, вызывая Горизонтальный скачок в эпюре напряжения а2. Если, например, на рис. 5.15 грунты слоя IV рассматривать как водоупор, эпюра будет иметь

вид, изображенный линией abcdmn. Величина скачка dm в этой эпюре определяется весом вышележащего столба воды высотой hH(yBhB, где — объемный вес воды).

Горизонтальные нормальные напряжения, возни­ кающие от давления собственного веса грунта, вычис­ ляются с помощью равенства

ЛИТЕРАТУРА

1.Г о л ь д ш т е й н М. Н. Механика грунтов. —

Вкн.: «Инженерные сооружения». Справочник. Машстройиздат, 1950.

2. Г о р б у н о в - П о с а д о в М. И. Осадка фун­ даментов на слое грунта, подстилаемом скальным осно­ ванием. Стройиздат, 1946.

3. Е г о р о в К. Е. Определение конечных осадок прямоугольных фундаментов. — «Строительная промыш­

ленность», 1941, № 3; Методы расчета конечных осадок фундаментов, Труды НИИ оснований и фундаментов.

под фундаментом с подошвой кольцевой формы. Труды ин-та оснований и подземных сооружений. Вып. 34. Стройиздат, 1958.

5. К о р о т к и й В. Г. Объемная задача для уп­ руго-изотропного полупространства. Сб. Гидроэнерго­

§ 1. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Осадкой фундамента называется вертикальное его перемещение вследствие деформации толщи грунта, расположенной ниже подошвы фундамента.

Основным методом определения полной (конечной) осадки фундаментов является рекомендуемый СНиП Н-Б. 1-62 метод суммирования осадок отдельных слоев, об­ жатых давлениями, действующими в этих слоях (см. § 2 ). Для каждого слоя устанавливается свое значение модуля деформации. Слои выделяются в пределах ограниченной по глубине толщи грунта под фундаментом, называемой активной зоной. Ниже этой зоны деформациями грунта пренебрегают.

Напряжения в пределах активной зоны определяются методом теории линейно-деформируемой среды как для однородного основания. Осадка каждого выделенного слоя вычисляется путем непосредственного применении формулы для сжатия грунта в условия* невозможности бокового расширения. При этом’ за сжимающее напря­ жение принимается напряжение, действующее в данном слое по оси фундамента.

Методом послойного суммирования осадок по осе­ вым напряжениям рекомендуется пользоваться и при определении дополнительных осадок, возникающих от взаимного влияния соседних фундаментов, а также осадок уже существующих фундаментов, возникающих вслед­ ствие загружения соседних площадей. При таких усло­ виях задача нахождения осадки осложняется тем, что по оси данного фундамента необходимо найти дополни­ тельные напряжения от соседних фундаментов или за­ груженных площадей. Эти напряжения находят по методу у г л о в ы х т о ч е к , если рассматриваемую ось принять за угловую. Метод угловых точек подробно изложен проиллюстрирован примером в гл. 5. Полная осадка с учетом влияния соседней нагрузки определяется от суммарной эпюры напряжений по рассматриваемой оси.

Применение метода послойного суммирования наи­ более эффективно при больших размерах подошвы фун­ дамента и при слоистых основаниях с резко изменяю­ щейся сжимаемостью отдельных слоев. Послойное сум­ мирование осадок может быть выполнено и с учетом всех трех компонентов напряжений, действующих в осно­ вании. Один из таких методов, учитывающий некоторые средние величины этих напряжений, приближенно соот­

(см. гл. 4). Кроме того, учесть различную сжимаемость грунтов в основании позволяет метод Н. А. Цытовича (эквивалентного слоя, см. § 4, п. «б»).

§ 2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОНЕЧНОЙ ОСАДКИ МЕТОДОМ ПОСЛОЙНОГО СУММИРОВАНИЯ

Техника расчета по этому методу сводится к сле­ дующему:

1. Толща грунта ниже подошвы фундамента разби вается на отдельные слои в пределах глубины, приблизи-

тельно равной трехкратной ширине фундамента Ь (в даль­ нейшем эта глубина уточняется в соответствии с усло­ вием 6.4). Разбивка производится применительно к гео­ логическому разрезу, как это показано на рис. 6 .1 . Толщина выделяемых слоев должна быть не более 0,4 Ъ.

Для вычисления ординат эпюры дополнительного (уплотняющего) давления pz служит выражение

р— дополнительное (уплотняющее) давление на уровне подошвы фундамента;

0 ср — среднее давление от нормативных нагрузок на уровне подошвы фундамента.

Согласно указаниям СНиП 11-Б. 1-62, п. 5.10, среднее давление на уровне подошвы фундамента 0 Ср не должно превышать нормативной величины, определяе­ мой по условию, чтобы глубина зон основания, в кото­ рых происходит местное нарушение прочности, не пре­ восходила четверти ширины фундамента. Формула для определения нормативного давления на основание (/?“),

указывалось, по методу угловых точек. Полная осадка первого фундамента (с учетом влияния) определилась бы по той же формуле (6.5), в которой напряжения р- не­ обходимо было бы заменить суммой напряжений р. -j- р г‘.

циентов К для случая жесткого фундамента прн значе­

для которых находится осадка. Вычисление последней следует производить в пределах активной зоны грунта.

Пример 2. Определить по формуле (6 .6 ) осадку фундамента по данным предшествующего примера (см. рис. 6 . 2 и табл. 6 .1 ) в пределах глубины, равной трем

Т а б л и ц а 6.2

Т а б л и ц а 6.3

Значения коэффициентов К

Величина осадки, вычисленная по данному методу, получилась несколько меньше осадки, определенной по методу послойного суммирования по максимальным напряжениям.

§ 4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОНЕЧНОЙ ОСАДКИ ПУТЕМ НЕПОСРЕДСТВЕННОГО ПРИМЕНЕНИЯ ТЕОРИИ ЛИНЕЙНО-ДЕФОРМИРУЕМОЙ СРЕДЫ

а) Непосредствеииое применение теории лииейио-деформируемого полупространства

Формула для определения осадки основания, рас­ сматриваемого как однородное линейно-деформируемое полупространство при круглой или прямоугольной площадке и равномерно распределенной нагрузке, имеет вид:

Е — модуль деформации грунта; (х — коэффициент бокового расширения грунта;

си — коэффициент, зависящий от формы и жесткости фундамента;

Ъ — ширина фундамента.

Значения коэффициента со приведены в табл. 6.4, со­ ставленной Н. А. Цытовичем [8 ]:

о)0 — коэффициент, соответствующий максималь­ ной осадке гибкого фундамента под центром загруженной площади;

<йт — коэффициент, соответствующий средней осад­ ке всей загруженной площади;

Су0 — коэффициент для определения осадки угло­ вых точек гибкого фундамента;4

Для случая, когда однородное основание представ­ ляет собой слой грунта толщиной Я, подстилаемый не­ сжимаемым скальным грунтом, значения коэффициента <ош для определения средней осадки всей загруженной площади приведены в табл. 6.5 (по М. И. ГорбуновуПосадову [2]),

еи — начальный коэффициент пористости грунта. Если ввести понятие о коэффициенте относительной

где hs — толщина эквивалентного слоя, под которой понимается такая толща грунта, которая в условиях невозможности бокового расширения и при постоянном значении обжимающих давлений по всей толще дает осадку, равную по величине осадке фундамента, имею­ щего заданные размеры, и подсчитанную в соответствии с решением теории линейно-деформируемого полупро­ странства, т. е. с учетом возможности ограниченного бокового расширения и ^рзграничнон глубины сжатия.

Мощность эквивалентного слоя грунта определяется по формуле

Эпюра дополнительных (уплотняющих) давлений приближенно принимается (по Н. А. Цытовичу) треуголь­ ной на глубину 2 hs.

Втабл. 6 . 6 приведены значения коэффициента Асо (по Н. А. Цытовичу) для прямоугольных фундаментов (обозначения для со те же, что и в табл. 6.4).

Втабл. 6.7 даны значения коэффициента Асо для круговой формы подошвы фундамента.

В случае с л о и с т о г о основания оно на глу­ бину 2 hs заменяется однородным, сжимаемость и пори­ стость которого принимаются осредненными.

Осадка слоистого основания определяется по фор­

где а0 ср — среднее значение коэффициента относитель­ ной сжимаемости грунта в пределах глу­ бины 2 hs ниже подошвы фундамента, опре­ деляемое из выражения

П

2 hiaoizi

примеров, для которых схема фундамента и геологиче­ ский разрез приведены на рнс. 6 .2 , а характеристики свойств грунтов — в табл. 6.1. Расчет ведется в следую­ щем порядке:

При среднем значении коэффициента бокового рас­ ширения |А= 0,25 для всего слоистого основания в пре-

делах сжимаемой толщи А ■--- 1,12 [см. формулу (6.9')]. Значение коэффициента ш принимаем по табл. 6.3, рас­ сматривая фундамент как абсолютно жесткий.

При [ =

®con.t = b22; Aoconst = 1,37. Мощность эквивалентного слоя

hs — /4(oconst b = 1,37 • 4 = 5,46 м,

По рис. 6.3 вычисляем расстояние от середины каж­ дого слоя до глубины 2 hs:

Подставляя эти значения в формулу (6.10), получим:

~0,0056 см-/кг.

4.Определяем полную осадку слоистой толщи S = Л4,а0 срр = 546 • 0,0056 • 2 = 6,12 см.

несколько больше, чем определенная по способу по­ слойного суммирования.

в) Крен фундаментов

Крен отдельного прямоугольного фундамента при эксцентричном его загружении в соответствии с указа­ ниями СНиП П-Б. 1-62, п. 5.21, определяется по фор­ мулам Горбунова-Посадова [2J:

крен продольной оси фундамента

— = п по графикам Горбунова-Поса­

дова, приведенным на рис. 6.4. Крены фундаментов, получаемые в результате их

взаимного влияния, находят путем расчета осадок краев

(СНиП П-Б. 1.62, п. 5.23)

где Sx и S2 — осадки, подсчитанные у краев фундамента

всередине сторон;

Ь— размер фундамента в направлении крена

всм.

Я,

грунтах, в особенности пластичных, этот процесс может продолжаться в течение многих лет и даже десятилетий.

Расчет осадки во времени можно производить, поль­ зуясь теорией фильтрационной консолидации. По'этой теории предполагается, что грунт находится в состоянии «грунтовой массы» (т. е. в нем имеется свободная вода при заполненных водой порах) и что скорость нараста­ ния осадки зависит исключительно от скорости выжима­ ния воды из пор грунта в результате его уплотнения.

Для оценки скорости протекания осадки исполь­ зуется величина Qt, называемая «процент консолидации» и представляющая собой выраженное в процентах отно­ шение осадки в данный момент времени t к полной осадке