Вопрос 14. Расчет осадки основания фундамента под колонну

Подобранные ранее размеры подошвы фундамента должны быть достаточными, чтобы удовлетворялось условие расчета основания по деформациям

где S - совместная деформация основания и сооружения, определяемая расчетом;

Su- предельное значение совместной деформации основания и сооружения, которое принимается согласно СНиП 2.02.01-83* [4]. В прил.8 даны некоторые значения предельных деформаций основания.

В качестве совместной деформации столбчатого фундамента одноэтажного промышленного здания с полным каркасом и основания, сложенного грунтами без специфических свойств (непросадочными, ненабухающими и т п.), допускается принимать максимальную осадку.

Расчет деформаций основания выполняют, применяя расчетную схему основания в виде:

- линейно-деформируемого полупространства с условным ограничением глубины сжимаемой толщи Нс (метод послойного суммирования);

-линейно-деформируемого слоя (метод слоя конечной толщины).

Наиболее часто в обычных грунтовых условиях для фундаментов сооружений используется расчетная схема линейно-деформируемого полупространства. Схема линейно- деформируемого слоя принимается при расчете деформации основания фундаментов значительной ширины (b ≥ 10 м ) и малосжимаемых грунтах (Е ≥ 10 МПа). Эта же схема приемлема в расчетах деформаций, если в пределах сжимаемой толщи основания Нc, определенной как для линейно-деформируемого полупространства, залегает определенной толщины слой грунта с модулем деформации Е ≥ 100 МПа [4, 5].

Нижняя граница сжимаемой толщи основания при использовании метода послойного суммирования принимается на глубине от подошвы фундамента z = Нc, на которой выполняется условие

где σ zp - дополнительное вертикальное напряжение на глубине z = Нc по вертикали, проходящей через центр подошвы фундамента;

σ zg - вертикальное напряжение от собственного веса грунта.

Если найденная по условию (2.25) нижняя граница сжимаемой толщи находится в слое сильносжимаемого грунта с модулем деформации Е < 5 МПа или такой слой залегает непосредственно ниже глубины z = Нc, нижняя граница сжимаемой толщи определяется из условия

Для расчета осадки основания фундамента вычерчивают разрез фундамента по меньшей стороне b и указывают значение среднего давления по подошве фундамента в наиболее невыгодном сочетании нагрузок для второго предельного состояния р (рис.2.3).

Одновременно наносятся слои грунта основания, выделенные как отдельные инженерно- геологические элементы (ИГЭ), с указанием их толщины в пределах разведанной глубины.

Грунтовое основание в пределах глубины (4 - 5) b ниже подошвы фундамента разбивают на элементарные слои, однородные по физико-механическим свойствам, толщиной hi ≤ 0,4b.

Вертикальное напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента (z= 0) определяют по формулам

или

где γ 'II - осредненное расчетное значение удельного веса грунтов залегающих выше подошвы фундамента, кН/м3;

du - глубина заложения фундамента от уровня природного рельефа при планировке подсыпкой грунта, м;

d - глубина заложения фундамента от уровня планировки при срезке грунта, м.

Вертикальные напряжения от собственного веса грунта σ zg на границе слоёв, расположенных на глубине z от подошвы фундамента, находят по следующей формуле:

где γII i, hi - соответственно удельный вес, кН/м3, и толщина i-го слой грунта, м.

Осадку основания с использованием расчетной схемы линейно-деформируемого полупространства определяют от действия вертикальных дополнительных напряжений в грунте

где α - коэффициент, принимаемый по СНиПу [4] в зависимости от формы подошвы фундамента, соотношения сторон и относительной глубины расположения слоя;

р -среднее давление под подошвой фундамента, кПа,

р0 - дополнительное вертикальное давление на грунт основания под подошвой фундамента.

Находят нижнюю границу сжимаемой толщи по условию (2.25) или (2.26) и вычисляют осадку, м, по формуле

где σ zg i - среднее значение дополнительного вертикального нормального напряжения в i- ом слое грунта, равное полусумме напряжений на верхней zi-1 и нижней zi границах слоя, кПа;

hi и Ei - соответственно толщина, м, и модуль деформации кПа, i-го слоя грунта;

n - число слоев, на которое разбито основание в пределах сжимаемой толщи.

При выполнении условия (2.24) ранее подобранные размеры подошвы фундамента оставляют без изменения. В противном случае их необходимо увеличить или применить мероприятия по улучшению строительных свойств грунтов или их прорезке.

Размеры подошвы фундамента, определенные расчетом по деформациям, в ряде случаев проверяются расчетом основания по несущей способности [4, 5].