Расчет осадки фундамента
Метод послойного суммирования рекомендуется СНиПом [7] для расчета осадок фундаментов шириной менее 10 м.
Величина осадки фундамента определяется по формуле:
где β — безразмерный коэффициент, равный 0,8,
σzpi— среднее вертикальное (дополнительное) напряжение в i-м слое грунта,
hiи Еi — соответственно толщина и модуль деформации i-го слоя грунта (табл. 4.1),
n — число слоев, на которые разбита сжимаемая толща основания.
Графическое оформление расчета осадки показано на рис. 4.6, где обозначено: NL — отметка поверхности
природного рельефа, FL — отметка подошвы фундамента, WL — отметка уровня подземных вод, ВС — отметка нижней границы сжимаемой толщи, zg— вертикальное (природное) напряжение от собственного веса грунта на глубине z от подошвы фундамента, кПа, zр— вертикальные дополнительные напряжения от внешней нагрузки на глубине z от подошвы фундамента, кПа, Нс— глубина сжимаемой толщи.
Основная операция при расчете осадки заключается в построении эпюр zg, zрдо отметки ВС.
Строится эпюра распределения вертикальных напряжений от собственного веса грунта в пределах глубины (46) b ниже подошвы фундамента. Вертикальные напряжения от собственного веса грунта zgна границе слоя, расположенного на глубине z, определяются по формуле:
где γ i — удельный вес грунта i-го слоя,
hi— толщина i-го слоя грунта.
Удельный вес грунтов, залегающих ниже уровня подземных (WL), но выше водоупора, должен определяться с учетом взвешивающего действия воды γSb(табл. 4.1).
Водоупорами следует считать глины и суглинки твердой и полутвердой консистенции при IL
где PII — среднее давление (фактическое) на уровне подошвы фундамента (формула 4,14),
σzgo— вертикальное наряжение от собственного веса грунта науровне подошвы фундамента.
Толщу грунта мощностью (4÷6) b ниже подошвы фундамента разбивают на слои hi, толщиной не более 0,4 b. Этислои показывают на рис. 4.6.
Затем строят эпюру распределения дополнительных вертикальных напряжений в грунте по формуле
где α — коэффициент, принимаемый по табл. 4.9 в зависимости от формы подошвы фундамента, соотношения сторон прямоугольного фундамента bl η = и относительной глубины равной b2z ζ = .
Вычисления σzgи σzpдля любых горизонтальных сечений производят в табличной форме (табл. 4.10).
По полученным данным σzgи σzpстроят эпюры. Определяют нижнюю границу сжимаемой толщи (ВС). Она находится на горизонтальной плоскости, где соблюдается условие: σzp≤ 0,2 σzg.
Если найденная нижняя граница сжимаемой толщи находится в слое грунта с модулем деформации E
Расчет осадки фундамента
Расчет осадки фундамента Метод послойного суммирования рекомендуется СНиПом [7] для расчета осадок фундаментов шириной менее 10 м. Величина осадки фундамента определяется по формуле: где β
Источник: studopedia.ru
5.5.4. Расчет деформаций основания (ч. 1)
А. ОСАДКИ ФУНДАМЕНТОВ
Определение осадки методом послойного суммирования. В методе послойного суммирования приняты следующие допущения:
- – осадка основания вызывается дополнительным давлением р , равным полному давлению под подошвой фундамента р за вычетом вертикального нормального напряжения от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента: р = р – σzg,0 (при планировке срезкой принимается σzg,0 = γ´d , при отсутствии планировки и планировке подсыпкой σzg,0 = γ´dn , где γ´ — удельный вес грунта, расположенного выше подошвы, d и dn — глубина заложения фундамента от уровня планировки и природного рельефа),
- – распределение по глубине дополнительных вертикальных нормальных напряжений σzp от внешнего давления р принимается по теории линейно-деформируемой среды как в однородном основании (см. п. 5.2),
- – при подсчете осадок основание делится на «элементарные» слои, сжатие которых определяется от дополнительного вертикального нормального напряжения σzp , действующего по оси фундамента в середине рассматриваемого слоя,
- – сжимаемая толща основания ограничивается глубиной z = Нс , где выполняется условие
Если найденная по условию (5.59) нижняя граница сжимаемой толщи находится в слое грунта с модулем деформации Е 3 , γ = 17,8 кН/м 3 , ω = 0,14, е = 0,67, сII = 4 кПа, φII = 30°, E = 18 000 кПа. Ниже залегает песок мелкий с характеристиками: γs = 26,6 кН/м 3 , γ = 19,9 кН/м 3 , ω = 0,21, е = 0,62, сII = 2 кПа, φII = 32°, E = 28 000 кПа. Уровень подземных вод находится на глубине 6,8 м от поверхности. Суммарная нагрузка на основание от каждого фундамента (с учетом его веса) N = 5,4 МН.
Решение. По формуле (5.21) удельный вес песка мелкого с учетом взвешивающего действия воды
γsb = (26,6 – 10)/(1 + 0,62) = 10,2 кН/м 3 .
По табл. 5.11 находим: γc1 = 1,2 и γc2 = 1. По табл. 5.12 при φII = 30° находим: Mγ = 1,15, Мq = 5,59, Мc = 7,95. Поскольку характеристики грунта приняты по таблицам, k = 1,1.
Расчет осадки фундамента
5.5.4. Расчет деформаций основания (ч. 1) А. ОСАДКИ ФУНДАМЕНТОВ Определение осадки методом послойного суммирования. В методе послойного суммирования приняты следующие допущения:
Источник: xn--h2aleim.xn--p1ai
Расчет осадки фундамента
Значение конечной осадки определяется по методу послойного суммирования оп формуле:
Где s – конечная (стабилизированная) осадка фундамента,
si – осадка i-го слоя грунта основания,
? – безразмерный коэффициент, принимаемый равным 0,8,
n – число слоёв, на которое разбита сжимаемая толща основания,
?zp,i – среднее значение дополнительного напряжения в i-м слое грунта,
hi – толщина i-го слоя,
Ei – модуль деформации i-го слоя грунта.
Полученное значение осадки сопоставляют с предельно допустимой, установленной нормами проектирования.
Расчёт осадки производится в такой последовательности:
1) толщу основания делим на слои в пределах некоторой ограниченной глубины (4-кратной ширины подошвы фундамента). Толщину слоя принимаем 0,4 ширины фундамента ().
2) вычисляем значения вертикального напряжения от собственного веса грунта на границах выделенных слоёв по оси Z, проходящей через центр подошвы фундамента по формуле:
Где – напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента,
?’ – удельный вес грунта, залегающего выше подошвы фундамента,
d – глубина заложения фундамента от поверхности природного рельефа,
?i, hi – соответственно удельный вес и толщина i-го слоя грунта.
Удельный вес грунта, залегающего ниже уровня подземных вод, но выше водоупора, принимается с учётом взвешивающего действия воды. При определении ?zg в водоупорном слое следует учитывать давление столба воды,
3) определяем дополнительные вертикальные напряжения на границах выделенных слоёв по оси Z, проходящей через центр подошвы фундамента, по формуле:
Где ? – коэффициент, принимаемый по табл. 1 приложения 2 СНиП [1],
– дополнительное вертикальное давление на основание,
p – среднее давление под подошвой фундамента,
5) нижнюю границу сжимаемой толщи основания, устанавливаем на глубине, где выполняется условие
6) вычисляем значения деформации каждого слоя сжимаемой толщи, а затем определяем осадку фундамента суммированием деформаций отдельных слоёв.
Расчёт осадки фундамента 1:
Ширина подошвы b=2,1 м, среднее давление под подошвой фундамента:
Напряжения от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента:
дополнительное давление: кПа
Результаты вычисления осадок сведены в таблицу 3
Расчет осадки фундамента
Расчет осадки фундамента Значение конечной осадки определяется по методу послойного суммирования оп формуле: Где s – конечная (стабилизированная) осадка фундамента, si – осадка i-го слоя
Источник: studbooks.net
Метод послойного суммирования при расчетах осадки фундаментов зданий
Расчетная схема примера определения осадки фундамента методом послойного суммирования
На данный момент существует большое количество различных расчетов нагрузок на фундаменты, на основании которых затем подбирается тип строительных материалов, размеры подошвы основания и прочие данные.
Метод послойного суммирования используется в тех случаях, когда нужно рассчитать осадку отдельно стоячего фундамента с учетом влияния внешних факторов и дополнительных грунтовых влияний.
Применение метода
Методом послойного суммирования рекомендуется пользоваться, если нужно определить не только основные факторы осадок, но и вторичные или дополнительные, возникающие только в конкретных ситуациях.
- Определить осадку отдельно стоячего фундамента или комплекта оснований, расположенных недалеко друг от друга или с ними состыкованных.
- Используется при расчетах оснований, сделанных из неоднородных материалов. Такие параметры отображаются в изменениях модуля деформации с возрастанием глубины залегания.
- Как правило, метод дает возможность рассчитать осадку сразу по нескольким вертикалям, причем тут можно опускать параметры угловых переменных, а использовать центральные или периферийные параметры. Но это возможно сделать только при условии, если фундамент имеет слои по всему своему периметру, их толщина и структура одинаковые.
Такие осадки часто возникают от соседних фундаментов, ведь с ростом нагрузки на площадку неизбежно возникают просадки почвы, особенно при использовании мощных тяжелых конструкций. Но тут часто проектировщики сталкиваются с проблемой именно создания этюдов осадок, ведь нужно четко определить по оси вертикали именно те силы, которые возникли от воздействия соседних оснований.
Порой сделать это очень сложно и приходится использовать эмпирические формулы. Тогда точки напряжения часто находят по методу угловых точек, и полученные результаты в некоторых случаях принимаются как оптимальные для данного слоистого фундамента.
Почему так важно рассчитывать осадку фундамента?
Наглядный пример осадки дома методом послойного суммирования под влиянием давления в фундаменте
Некоторые фундаменты отличаются слабой прочностью на изгиб и деформацию за счет больших линейных размеров и небольшой продольной толщины. Как правило, метод послойного суммирования часто используют для расчетов ленточных фундаментов, ведь они не могут обеспечить максимально высокую нагрузку на единицу площади грунта, поэтому и осадка может возникать практически в любом месте вполне спонтанно.
Все расчеты, формулы и рекомендации подробно указаны в СНиП 2.02.01-83. Чтобы более подробно разобраться в методе, нужно попробовать рассчитать осадку ленточного фундамента на реальном примере.
Расчет осадки ленточного фундамента
Расчетная схема методом послойного суммирования осадки ленточного фундамента
Для примера можно взять ленточный фундамент, который имеет ширину 120 см (b ) и глубину залегания 180 см (d). Он устроен на трех слоях грунта. Общее давление под подошвой на почву составляет 285 кПа.
Каждый слой грунта имеет следующие показатели:
- Маловлажный грунт средней плотности и пористости, основной компонент – мелкозернистый песок, пористость е1= 0,65, плотность γ1 = 18,7 кН/м³, степень деформации Е1= 14,4 МПа.
- Второй слой более тонкий, состоит из крупнозернистого, насыщенного влагой песка. Его показатели, соответственно, составляют: е2 = 0,60, γ2 = 19,2 кН/м³ и Е2 = 18,6 МПа.
- Следующий слой – суглинок, параметры JL= 0,18, γ3 = 18,5 кН/м³ и Е3= 15,3 МПа.
По данным геодезической службы и топографической разведки, грунтовые воды в расчетном регионе расположены на глубине 3,8 метра, поэтому их влияние на основание можно считать практически нулевым.
Итак, учитывая, что метод послойного суммирования – это создание нескольких графических этюдов вертикального напряжения в грунтах, тогда пора их создать для расчета допустимой нагрузки на почву.
На поверхности земли σzg = 0, а вот на глубине 1,8 метра (уровень подошвы), σzg 0 = γ1d = 18,7Κ·1,8 = 33,66 кПа.
Теперь нужно рассчитать ординаты эпюры вертикального напряжения на стыках нескольких грунтовых слоев:
σzg 1 = σzg 0+ (h1-d) = 33,66 + (2,8 · 1,8)18,7 = 52,36 кПа и σzg 2 = σzg 1 + γsbh2 = 52,36 + 10,38 • 4,2 = 95,94 кПа.
Также стоит учесть, что второй слой грунта насыщен водой, поэтому тут не обойтись без расчета допустимого давления столба воды:
Ysb2 = (Ys2-Yw)/(1 + e2) = (26.6 -10.0)/(+0.60 1) = 10, 38kPa
Теперь внимание. В примере четко указано, что третий слой грунта принимает на себя не только давление двух верхних слоев, но и столба воды, поэтому этими параметрами пренебрегать нельзя. Таким образом, напряжение по подошве фундамента будет рассчитано по формуле:
Дополнительное давление под подошвой:
Далее все параметры этюдов напряжения нужно выбирать с расчетных таблиц СНиПа. В итоге получается, что осадка S1 первого слоя песка будет составлять:
Осадка более крупного песка:
S3 = 0,8/ 15300(50 х 37,5+30 х 33,0) = 0,15 см
Полная осадка фундамента, посчитанная методом послойного суммирования, будет составлять:
S = S1 + S2 + S3 = 1,16 + 1,38 + 0,15 = 2,69 см
По параметрам, указанным в СНиП 2.02.01—83* для сооружений, возведенных на ленточных фундаментах с учетом указанных типов грунтов, параметр усадки соответствует норме.
Преимущества метода послойного суммирования
Необходимость расчета осадки фундамента методом послойного суммирования
- Благодаря методу, можно посчитать усадку практически любого типа основания, независимо от структуры и размеров.
- Можно использовать параметры множества слоев грунта, а также учесть уровень расположения грунтовых вод.
- Подходит для расчета линейных и монолитных оснований.
- Также можно использовать несущие параметры напряжения скальных пород, на которых установлена подошва основания.
- Можно использовать не только метод угловых точек. Расчет допустим при использовании любых вертикальных разрезов.
Среди недостатков стоит отметить сложность в расчетах, сделать их может только профессиональный строитель. Также этот метод сложен по времени, поэтому его используют при расчетах оснований для больших массивных зданий с глубоким залеганием подошвы. Для небольших частных домов метод не практикуется.
Метод послойного суммирования при расчетах осадки фундаментов зданий
Проведение и преимущества расчета осадки фундамента методом послойного суммирования на примере ленточной конструкции. Подбор строительных материалов и размера подошвы.
Источник: fundamentclub.ru
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
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
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, szγ,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
Определение осадки фундамента методом послойного суммирования деформаций
Определение осадки фундамента методом послойного суммирования деформаций. Сущность метода послойного суммирования заключается в определении осадок элементарных слоев основания в пределах
Источник: infopedia.su
Станьте первым!