Механика грунтов является одной из основных инженерных дисциплин для студентов всех строительных специальностей. Ее значение можно сравнить со значением курса
|
Скачать 1.38 Mb.
|
|
ГЛАВА IV. Расчет оснований фундаментов мелкого заложения по деформациям 4.1. Основные теоретические положения Целью расчета оснований по деформациям является ограничение абсолютных и относительных перемещений фундаментов, а также надфундаментных конструкций такими пределами, при которых гарантируется нормальная эксплуатация сооружения и не снижается его долговечность вследствие появления недопустимых осадок, подъемов, кренов, прогибов. Расчет оснований по деформациям производится исходя из условия: (23) где s – совместная деформация основания и сооружения, определяемая расчетом; su – предельное значение совместной деформации основания и сооружения. Деформации оснований подразделяются на: – осадки – деформации, происходящие в результате уплотнения грунта под воздействием внешних нагрузок и не сопровождающиеся коренным изменением его структуры; – просадки – деформации, происходящие в результате уплотнения и сопровождающиеся коренным изменением структуры грунта под воздействием как внешних нагрузок и собственного веса грунта, так и дополнительных факторов (замачивание просадочного грунта, оттаивание ледовых прослоек в замершем грунте и др.); – подъемы и осадки, связанные с изменением объема некоторых грунтов при изменении их влажности или воздействии на них химических веществ (набухание и усадка) и при замерзании воды и оттаивании льда в порах грунта (морозное пучение и оттаивание грунта); – оседания – деформации земной поверхности, вызываемые разработкой полезных ископаемых, понижением уровня грунтовых вод, проявлением карста; – горизонтальные перемещения – деформации, связанные с действием горизонтальных нагрузок на основание (фундаменты распорных конструкций, подпорные стены) или со значительными вертикальными перемещениями поверхности при оседаниях, просадках грунтов от собственного веса. Наиболее опасны для конструкций зданий и сооружений неравномерные деформации основания, которые вызывают дополнительные усилия в конструкциях. При этом, чем больше деформация, тем больше могут быть усилия, которые при определенной их величине приводят к возникновению трещин в конструкциях. Основными причинами возникновения неравномерных деформаций являются: – неравномерная сжимаемость грунтов из-за их неоднородности, выклинивания и непараллельности залегания отдельных слоев (рис.15);
– неодинаковая нагрузка на фундаменты, вынуждающая предусматривать различные размеры их подошвы, а это при одной и той же интенсивности давления на основание вызывает неравномерные осадки уплотнения; – неравномерное увлажнение просадочных и набухающих грунтов, приводящее к различным деформациям (просадки или подъема фундаментов); – неодновременное загружение фундаментов в процессе строительства и эксплуатации зданий, особенно при строительстве зданий вблизи существующих; – неравномерное распределение нагрузок на полы производственных зданий, а также наличие различающейся пригрузки вблизи здания или сооружения. Расчет оснований по деформациям производится из условия совместной работы сооружения и основания. При этом совместная деформация оценивается следующими расчетными показателями, величины которых не должны превышать их нормируемых значений: – абсолютной осадкой основания отдельного фундамента s; – средней осадкой основания сооружения ; – относительной неравномерностью осадок двух фундаментов Δ s/L; –– креном фундамента или сооружения в целом i; – относительными прогибом или выгибом f/L – отношением стрелы прогиба или выгиба к длине однозначно изгибаемого участка сооружения; –– кривизной изгибаемого участка сооружения 1/R; – относительным углом закручивания сооружения θ= Δβ / L; – горизонтальным перемещением фундамента u. Средняя осадка определяется по формуле (24) где si – абсолютная осадка i-го фундамента с площадью подошвы Ai. Предельные значения деформации основания определяются с использованием таблицы прил.4 СНиП [1], где приведены рекомендуемые значения: относительной разности осадок Δ s/L, средней осадки основания и крена фундамента i. Эти значения получены на основании многолетних наблюдений за деформациями зданий и сооружений с различной конструктивной схемой. Предельные деформации основания не зависят от грунтовых условий строительной площадки, а зависят только от конструкции здания или сооружения и его фундаментов. Чем выше жесткость здания, тем выше допускаемые предельные значения деформаций основания. Если для производственных и жилых зданий с полным каркасом максимальная осадка равна 8 см, то для сооружений элеваторов из железобетонных конструкций на монолитной плите средняя осадка равна 40 см. Это объясняется тем, что элеваторы и дымовые трубы обладают большой способностью перераспределять усилия, возникающие при неравномерной деформации основания. Согласно п.6 примечаний к таблице СНиП [1] (прил.4), где приведены предельные значения деформации основания, допускается принимать предельные значения деформаций основания на основе опыта проектирования, строительства и эксплуатации зданий и сооружений. Расчет деформации основания может быть выполнен с использованием как аналитических, так и численных методов расчета. К аналитическим методам относятся: – метод элементарного послойного суммирования (методика расчета изложена в прил.2 СНиП [1]); – метод эквивалентного слоя грунта; – метод линейно-деформируемого слоя. В рассматриваемом примере используется расчетная схема основания в виде линейно-деформируемого полупространства. Совместная деформация основания и сооружения определяется методом послойного суммирования осадок отдельных слоев в пределах сжимаемой толщи основания по формуле: , (25) где S – конечная осадка основания; n – число слоев, на которое разделена сжимаемая толща основания Hc; hi – толщина i-го слоя грунта; Ei – модуль деформации i-го слоя грунта; σzpi – среднее значение дополнительного вертикального нормального напряжения в i-ом слое грунта; β – безразмерный коэффициент, равный 0,8. При этом распределение вертикальных нормальных напряжений по глубине основания принимается в соответствии со схемой, приведенной на рисунке 16.
Дополнительные вертикальные напряжения на глубине z от подошвы фундамента σ zp по вертикали, проходящей через центр подошвы фундамента, определяются по формуле: (26) где α – коэффициент, принимаемый в зависимости от формы подошвы фундамента и относительной глубины ζ = 2z / b; – p0 дополнительное вертикальное давление на основание, определяемое из выражения p0 = p0 - σzg,0; – p среднее давление под подошвой фундамента; – σzg,0 – вертикальное напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента (при планировке срезкой принимается σzg,0 = γd, при отсутствии планировки и планировке подсыпкой σzg,0 = γdn, где γ удельный вес грунта, расположенного выше подошвы; – d и dn глубина заложения фундамента соответственно от уровня планировки DL и природного рельефа NL. При подсчете осадок основание разбивается на отдельные элементарные слои, сжатие которых определяется от дополнительного вертикального нормального напряжения σzp, действующего по оси фундамента в середине рассматриваемого слоя. Суммирование по формуле проводится в пределах сжимаемой толщи основания Hc, нижняя граница которой определяется равенством σzp = 0,2 σzg. Если найденная нижняя граница сжимаемой толщи находится в слое грунта с модулем деформации E ≤ 5МПа, то нижняя граница сжимаемой толщи определяется исходя из условия σzp = 0,1 σ zg . 4.2. Пример 8. Определение осадки основания Определить методом послойного суммирования вероятную осадку ленточного сборного фундамента под наружную стену здания. Ширина фундамента b =1 м, глубина заложения подошвы фундамента d =2,25 м. Среднее давление под подошвой фундамента Рср = 0,292 МПа. Данные о строительной площадке приведены на рисунке 17. Длина возводимого здания L = 36 м. Рис. 17. Инженерно-геологические условия площадки
γ1 = 0,0185 МН/м3 – песок пылеватый, средней плотности, влажный; γ2 = 0,0195 МН/м3 – супесь в пластичном состоянии; γ3 = 0,02 МН/м3 – песок мелкий, плотный, насыщенный водой Удельный вес песка третьего слоя и суглинка четвертого слоя с учетом взвешивающего действия воды находим по формуле: γsb3 = (0,0262 – 0,01) / (1 + 0,598) = 0,0101 МН/м3 γsb4 = (0,0278 – 0,01) / (1 + 0,779) = 0,01 МН/м3 2. Строим эпюру вертикальных напряжений от собственного веса грунта – эп. σzg. на глубине z от подошвы фундамента, его величина определится по формуле: .(27) По формуле (27) определяем ординаты эпюры вертикальных напряжений от действия собственного веса грунта и вспомогательной эпюры 0,2 σzg: на поверхности земли: σzg = 0; 0,2 σzg = 0; на уровне подошвы фундамента: σzg0 = 0,0185-2,25 = 0,042 МПа; 0,2 σzgo = 0,008 МПа; на контакте первого и второго слоев: σzg1= 0,0185-3,6 = 0,067 МПа; 0,2 σzg1 =0,013 МПа; на контакте второго и третьего слоев: σzg 2 = 0,067+ 0,0195-1,7 = 0,1 МПа; 0,2 σzg 2 = 0,02 МПа; в третьем слое на уровне грунтовых вод: σzg3 = °,l +0,02-0,6 = 0,112 МПа; 0,2 σzg 3 = 0,022 МПа; на контакте третьего и четвертого слоев с учетом взвешивающего действия воды: σzg 4 = 0,112+ 0,0101-1,6 = 0,128 МПа; 0,2 σzg 4 = 0,026 МПа; на подошве четвертого слоя: σzg 5 = 0,128 + 0,01-3,4 = 0,162 МПа; 0,2 σzg 5 = 0,032 МПа. Полученные значения ординат эпюры вертикальных напряжений и вспомогательной эпюры перенесем на геологический разрез (рис. 18). 3. Определим дополнительное давление по подошве фундамента, которое равно разности среднего давления и вертикальных напряжений от действия собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента: σzp0 = p0 = 0,292 —0,042 = 0,250 МПа. 4. Строится эпюра дополнительного вертикального напряжения от сооружения – эп. σzp. При этом дополнительное вертикальное напряжение на глубине z от подошвы фундамента определяется по формуле: (28) где α – коэффициент, принимаемый по таблице в зависимости от формы подошвы фундамента и относительной глубины ξ = 2z/b. Для построения эпюры дополнительного давления толща грунтов ниже подошвы фундамента разбивается на элементарные слои толщиной hi < 0,4b. hi < 0,4×1,0; z – глубина залегания подошвы каждого элементарного слоя грунта, ниже подошвы фундамента, для которого на расчетной схеме проставляются соответствующие значения α и σzp. В целях сокращения вычислений примем высоту элементарного слоя hi = 0,4 м. Далее построим эпюру дополнительных напряжений (см. рис. 18) в сжимаемой толще основания рассчитываемого фундамента, воспользовавшись формулой (2.14) и табл. 1.9. Вычисления представим в табличной форме (табл. 2.6).
4. Строится эпюра 0,2σzq. 5. Определяется глубина сжимаемой толщи; нижняя ее граница принимается на глубине z = Hc, где выполняется условие: σzp = 0,2σzg ( точка пересечения эпюры σzp и эпюры 0,2σzg ). Согласно схеме, Hc = 600 см (рис. 19). Рис. 19. Расчетная схема для определения осадки фундамента по методу послойного суммирования 6. Определяется осадка основания, складывающаяся из осадок слоев грунта, входящих в сжимаемую толщу. Проводится послойное их суммирование: s = 0,8·0,4 (0,25+ 0,221 = 0,0213 м = 2,1 см.
|
Похожие:
 |
1. матрицы и действия над ними Методические указания предназначены для студентов I курса всех специальностей и всех форм обучения и для преподавателей кафедры высшей... |
|
Специальная психология Программа курса предназначена для студентов психологических специальностей. Изучение дисциплины позволит студентам взглянуть на развитие... |
|
Республики Беларусь Учреждение образования «белорусский государственный... Конспект лекций по курсу «Основы алгоритмизации и программирования» для студентов всех специальностей и всех форм обучения. Мн.:... |
|
Методические указания к проведению практических занятий для студентов... Методические указания содержат контрольные вопросы и практические задания по основным темам курса «Бухгалтерский учет, анализ и аудит»... |
|
Клиническая психотерапия Книга предназначена для психотерапевтов, психиатров, врачей всех лечебных специальностей (включая врачей общей практики), медицинских... |
|
Курс «Основы кибернетики» для студентов специализации 01. 02. 09.... Курс является обязательным для всех студентов, обучающихся по специальности 01. 02 – прикладная математика и информатика, а также... |
|
Методические рекомендации по выполнению курсовой работы (для студентов всех форм обучения) Студентами техникума очного и заочного отделений всех специальностей выполняются курсовые работы по нескольким дисциплинам. Это вызывает... |
|
Целями освоения модуля «История образования и педагогической мысли» являются История образования и педагогической мысли завершает цикл педагогических дисциплин теоретического цикла в профессиональном образовании... |
|
Язык вместе со знанием явление общественное, социальное и к его изучению... Определяющее значение для курса имеют труды Виноградова, который в ирля включает историю употребления разноуровневых языковых единиц... |
|
Учебное пособие по спецкурсу для студентов неэкономических специальностей Часть 1 Найденов Н. Д. Экономика и предпринимательство: Учебное пособие по спецкурсу для студентов неэкономических специальностей. Часть... |