Тел.: (8552) 77-36-15
Набережные Челны

Определение осадок сооружений

При проектировании оснований сооружений одним из основных условий является ограничение перемещений предельными их значениями, т.е. производится расчет по второй группе предельных состояний.

Совместная деформация основания и сооружения может характеризоваться:

  • абсолютной (конечной) осадкой отдельного фундамента S;
  • средней осадкой основания сооружения;
  • относительной неравномерностью осадок фундаментов S/L;
  • креном фундамента или сооружения в целом i;
  • горизонтальным перемещением фундамента или сооружения в целом и.

Расчет оснований гидротехнических сооружений по второй группе предельных состояний (по деформациям) заключается в выполнении условий:

         (7.3)

где Su; Su ; UU; iU — соответственно предельные абсолютные и средние осадки, горизонтальные перемещения и крены, при которых гарантируются нормальные условия эксплуатации и обеспечивается требуемая долговечность сооружения (принимаются по СНиП 2.02.01—83*).

Левая часть неравенства S ≤ Su характеризует деформируемость грунтов основания. Она учитывает общие инженерно-геологические условия строительной площадки, особенности напластования и свойств грунтов основания.

Правая часть неравенства S≤Su учитывает особенности проектируемых зданий и сооружений, условия их эксплуатации и напряженные состояния надземных частей зданий и сооружений. Чем ближе S и Su, тем экономичнее будут запроектированы основание и фундамент.

Для определения осадок основания выбирается расчетная схема с учетом показателей механических свойств, характера их напластования в основании и особенностей сооружения.

Наиболее употребимыми при проектировании являются следующие методы расчета осадки:

  • определение осадки слоя грунта при сплошной неравномерной нагрузке (основная задача);
  • определение осадки неоднородного (слоистого) грунта основания (линейно-деформируемого полупространства) — метод послойного суммирования;
  • определение осадок линейно-деформируемого слоя конечной толщины;
  • расчет осадки во времени;
  • определение неравномерности осадок и крена фундамента.

Основная задача. При действии сплошной нагрузки, распространенной на значительные расстояния в стороны, слой грунта испытывает только сжатие без возможности бокового расширения, т.е. аналогично компрессионному сжатию (рис. 7.10,а).

Рис. 7.10. Схема испытания грунта при сплошной нагрузке: а — схема нагрузки; б — компрессионная кривая

В этом случае будем иметь строго одномерную задачу компрессионного уплотнения грунтов и для определения полной стабилизированной осадки слоя грунта воспользуемся результатами компрессионных испытаний (см. рис. 7.10,б).

Осадка грунта происходит из-за изменения объема за счет уменьшения пористости при увеличении внешнего давления, а объем твердых частиц, как было ранее сказано, при этом остается неизменным.

Выделим в рассматриваемом слое (см. рис. 7.10,а) на всю его высоту цилиндр площадью поперечного сечения А, принимая во внимание, что объем
твердых частиц Vs в единице объема грунта равен m = 1 / 1 + e, так как m+n=1.

Приравняем Vs выделенного цилиндра до приложения нагрузки к объему после полного компрессионного уплотнения под нагрузкой.

Тогда

        (7.4)

где е1 — начальный коэффициент пористости, соответствующий условиям естественного залегания; е2 — то же, после действия внешней нагрузки; h — высота слоя грунта;
h' — конечная (стабилизированная после уплотнения) высота слоя грунта. Сократив обе части уравнения (7.4), получим
формула (7.5)

Согласно рис. 7.10,а осадка S равна разности высот грунта до уплотнения нагрузкой и после, тогда получим

Таким образом, осадка слоя грунта при сплошной нагрузке определяется по формуле

                  (7.6)

Учитывая, что изменение коэффициента пористости прямо пропорционально изменению давления, т.е. е1 - е2 = m02— Р1) = m0P, получим

                       (7.7).

Подставив (7.7) в (7.6) получим

               (7.8)

где m0 / 1+e1 = mv есть коэффициент относительной сжимаемости грунта.

Подставляя в (7.8), получим наиболее простой вид формулы для осадки слоя грунта при сплошной нагрузке 

S=mv·h·P   (7.9)

Так как

                   (7.10)

где β — коэффициент, который зависит от коэффициента относительной поперечной деформации грунта (аналогично коэффициенту Пуассона): для песков β = 0,8; супесей      β = 0,7; суглинков  β = 0,5; глин β = 0,4.

Эта формула (7.10) справедлива для любых грунтов в пределах линейной зависимости между напряжениями и общими деформациями.

Copyright © 2008 ИП Гараев З.М.
Тел.: (8552) 77-36-15
буровая установка беркут


Cоздание сайтa Вебцентр