Товар в корзине!

Вы не зарегистрировались на сайте.
Ваша корзина не сохранится после сессии.

Для постоянной работы с сайтом необходимо зарегистрироваться.

Буровая системная компания
Буровые установки

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.