4 Расчет просадки основания фундамента

4.1 Для расчета просадки грунта от нагрузки фундамента используется разбиение просадочной толщи по п. 4. На расчетную схему нанести сечение фундамента и эпюру природного давления σ_zqs от веса водонасыщенного грунта, т.е. при S_r = 1,0. Рассчитать дополнительное давление от внешней нагрузки и сумму напряжений

σ_z = σ_zgs + σ_{zp .} (3)

Построить эпюру σ_z на расчетной схеме (рисунок 2). По эпюре найти положение нижней границы зоны просадки относительно подошвы фундамента h_sl,p из условий (4) или (5):

Z = h_sl,p , если σ_z = p_sl, (4)

где P_sl - начальное просадочное давление слоя грунта

z = h_sl,p , при min {σ_z}, если σ_z,min > p_sl (5)

4.2. Рассчитать просадку основания фундамента в пределах просадочной толщи h_sl,p по формуле (1)

,

где ξ_sl,i и h_i – то же, что и в п. 5, а коэффициент k_sl,i :

- при ширине фундамента b≥ 12 м принимается равным единице для всех слоев грунта в пределах зоны просадки;

- при b ≤ 3 м вычисляется по формуле:

, (6)

где σ_op - среднее давление на подошве фундамента, кПа;

p_sl,i - начальное просадочное давление, кПа;

P_o = 100 кПа,

- при 3 м < b < 12 м определяется по интерполяции между значениями, полученными при b = 3 м и b = 12 м.

5 Расчет основания по деформации

5.1 Расчет оснований на просадочных грунтах по деформации производится, исходя из условия

10

S + S_sl ≤ S_u , (7)

где S - величина деформации основания, определяемая как для обычных непросадочных грунтов, с деформационными характеристиками, соответствующими природной влажности;

S_sl - величина деформации основания, вызванная просадкой грунта;

S_u - предельно допустимая величина деформации основания для данного сооружения.

5.2 Оценить деформацию просадочного основания по условию (7). При невыполнении этого условия изменить размеры фундамента и повторить расчет. При выполнении условия (7) произвести технико-экономический анализ фундамента на естественном основании.

6 Пример расчета основания по деформации

Определить деформацию основания фундамента многоэтажного бескаркасного здания с несущими стенами из кирпичной кладки без армирования, S_u = 10 см. Ширина ленточного фундамента b = 1,80 м, среднее давление на подошве равно σ_op = 176 кПа. Глубина заложения подошвы фундамента d = 1,9 м (рисунок 2). Грунтовые условия см. на рисунке 1 и в таблице 1 по 9-му варианту.

На расчетной схеме покажем сечение фундамента на литологическом разрезе, эпюры природных давлений при естественной влажности грунта и при полном водонасыщении, эпюры давления от фундамента и

дополнительного давления. Расчеты удобно вести в табличной форме (таблица 4).

Сумма давлений от фундамента и от веса грунтов в водонасыщенном состоянии σ_z = σ_zgs + σ_zp монотонно уменьшается с глубиной, но остается всюду большей, чем начальное просадочное давление p_sl , поэтому нижняя граница просадочной толщи совпадает с кровлей слоя глины, не обладающей просадочными свойствами. Относительную просадочность определяем по среднему для расчетного слоя суммарному давлению, используя данные таблицы 1 для 10-го и 11-го номеров варианта (см. также рисунок 1).

Вычислим просадку основания:

S_sl = 0,051 · 0,72 · 2,3 + 0,047·0,58 · 2,3 + 0,036 · 0,86 · 2,4 +0,033 · 0,64 · 2,4 = 0,27 м > 0,10 м, т.е. просадка замоченного основания превысит предельное для данного здания значение 10 см. Необходимо перепроектировать фундамент.

11

σ_zp - давление от внешней нагрузки (дополнительное давление);

σ_zgs- давление от веса водонасыщенного просадочного грунта;

σ_zg - давление от веса просадочного грунта при естественной влажности и S_r < 0,8

Рисунок 2 - Схема к расчету деформации основания фундамента:

Т а б л и ц а 4 - Пример расчета просадки основания фундамента

i	z м	d+z м	σzgs кПа	αi	σzp кПа	σz кПа	Psl кПа	кПа	ξsl,i		ksl,i
0 1 2 3 4	0 0,72 1,30 2,16 2,80	1,90 2,62 3,20 4,06, 4,70 '	33 47 57 73 84	1,000 0,881 6,687 0,477 0,384	144 126 98 68 55	177 173 155 141 139	55 55 55 50 50	175 164 148 140		0,051 0,047 0,036 0,033		2,3 2,3 2,4 2,4

Пусть новая ширина фундамента b = 4,00 м, глубина заложения подошвы d = 2,60 м, давление на подошве σ_op = 80 кПа.

Расчет см. в таблице 5.

12

Т а б л и ц а 5 - Пример расчета просадки основания фундамента с измененными параметрами

i	z м	d+z м	σzgs кПа	α	σzp кПа	σz кПа	Psl кПа	кПа	ξsl,i	ksl,i
0 1 2 3	0 0,58 1,44 2,08	2,60 3,20 4,06 4,70	47 57 73 84	1,000 0,984 0,900 0,805	51 50 46 41	98 107 109 125	55 55 50 50	103 108 117	0,025 0,022 0,025	0,9 1,0 1,0

Вычислим просадку основания с новыми параметрами:

S_sl = 0,025 · 0,58 · 0,9+0,022 · 0,86 · 1,0+0,025 · 0,64 · 1,0 = 0,048 м < 0,10 м, что меньше предельного значения.

Рассчитаем осадку фундамента с новыми параметрами на грунтах естественной влажности, приняв значения модулей деформации: супеси Е₁ = 9 МПа, суглинка Е₂ = E₃ = 13 МПа, глины Е₄ = Е₅ = 18 МПа (таблица 6).

Вычислим осадку фундамента:

S = 0,8 · (51 · 0,58/9000 + 48 · 0,86/13000 + 44 · 0,64/13000 + 37 · ·1,12/18000 + 29 · 1,60/18000) = 0,011 м.

Полная деформация просадочного основания составит

S = 0,011 + 0,048 = 0,059 м < 0,10 м.

Окончательно принимаем следующие параметры ленточного фундамента: d = 2,60 м, b = 4,00 м, σ_op = 80 кПа

Т а б л и ц а 6 - Расчет осадки незамоченного основания фундамента

i	z м	d+z м	σzg кПа	α	σzp кПа	кПа	Ei кПа
0	0	2,60	29	1,000	51
						51	9000
1	0,58	3,20	48	0,984	50
						48	13000
2	1,44	4,06	62	0,900	46
						44	13000
3	2,08	4,70	72	0,805	41
						37	18000
4	3,20	5,80	93	0,642	33
						29	18000
5	4,80	7,40	123	0,477	24