Основания зданий и сооружений

; (11)

; (12)

где А_i - площадь эпюры вертикальных напряжений от единичного давления под подошвой фундамента в пределах i-го слоя грунта; для схемы полупространства допускается принимать А_i = s_zp,ih_i (cм. п.1), для схемы слоя – Ai = k_i - k_i-1 (cм. п.7);

E_i,v_i,h_i, - соответственно модуль деформации, коэффициент Пуассона и толщина i-го слоя грунта;

Н - расчетная толщина слоя, определяемая по п. 8;

n - число слоев, отличающихся значениями E и v в пределах сжимаемой толщи H_с или толщины слоя H.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРОСАДОК ГРУНТОВ ОСНОВАНИЯ

12. Просадка грунтов s_sl основания при увеличении их влажности вследствие замачивания сверху больших площадей (см. пп. 3.2 и 3.5), а также замачивания снизу при подъеме уровня подземных вод определяется по формуле

(13)

где e_sl,i – относительная просадочность i-го слоя грунта, определяемая в соответствии с указаниями п.13;

h_i – толщина i-го слоя;

k_sl,i – коэффициент, определяемый в соответствии с указаниями п. 14;

n – число слоев, на которое разбита зона просадки h_sl, принимаемая в соответствии с указаниями п. 16.

13. Относительная просадочность грунта e_sl определяется на основе испытаний образцов грунта на сжатие без возможности бокового расширения по формуле

, (14)

где h_n,p и h_sat,p- - высота образца соответственно природной влажности и после его полного водонасыщения (w = w_sat) при давлении p, равном вертикальному напряжению на рассматриваемой глубине от внешней нагрузки и собственного веса грунта p = s_{zp +} s_zg – при определении просадки грунта в верхней зоне просадки; при определении просадки грунта в нижней зоне просадки также учитывается дополнительная нагрузка от сил негативного трения (см. пп. 3.4 и 3.8);

h_n,g - высота того же образца природной влажности при p = s_zg.

Относительная просадочность грунта при его неполном водонасыщении (w_sl = w < w_sat) - e^/_sl определяется по формуле

, (15)

где w – влажность грунта;

w_sat – влажность, соответствующая полному водонасыщению грунта;

w_sl – начальная просадочная влажность (п. 3.3);

e_sl – относительная просадочность грунта при его полном водоносыщении, определяемая по формуле (14).

14*. Коэффициент k_sl,i, входящий в формулу (13):

при b = 12 м – принимается равным 1 для всех слоев грунта в пределах зоны просадки;

при b = 3 м – вычисляется по формуле

, (16)

где р – среднее давление под подошвой фундамента, кПа (кгс/см²);

p_sl,i – начальное просадочное давление грунта i-го слоя, кПа (кгс/см²), определяемое в соответствии с указаниями п. 15;

р₀ – давление, равное 100 кПа (1 кгс/см²);

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

При определении просадки грунта от собственного веса следует принимать k_sl = 1 при H_sl £ 15 м и k_sl = 1,25 при H_sl ³ 20 м, при промежуточных значениях Н_sl коэффициент k_sl определяется по интерполяции.

15. За начальное просадочное давление p_sl принимается давление соответствующее:

при лабораторных испытаний грунтов в компрессионных приборах – давлению, при котором относительная просадочность e_sl равна 0,01;

при полевых испытаниях штампами предварительно замоченных грунтов – давлению, равному пределу пропорциональности на графике «нагрузка-осадка»;

при замачивании грунтов в опытных котлованах – вертикальному напряжению от собственного веса грунта на глубине, начиная с которой происходит просадка грунта от собственного веса.

Рис. 4. Схемы к расчету просадок основания

A a – просадка от собственного веса отсутствует (не превышает 5 см), возможна только просадка от внешней нагрузки s_sl,р в верхней зоне просадки h_sl,р (I тип грунтовых условий); б, в, г, - возможна просадка от собственного веса s_sl,g в нижней зоне просадки h_sl,g, начиная с глубины z_g (II тип грунтовых условий); б – верхняя и нижняя зоны просадки не сливаются, имеется нейтральная зона h_n; в – верхняя и нижняя зоны просадки сливаются; г – просадка от внешней нагрузки отсутствует ; 1- вертикальные напряжения от собственного веса грунта s_zg; 2 – суммарные вертикальные напряжения от внешней нагрузки и собственного веса грунта s_z = s_zp + s_zg ; 3 – изменение с глубиной начального просадочного давления p_sl; Н_sl – толщина слоя просадочных грунтов (просадочная толща); d – глубина заложения фундамента.

16. Толщина зоны просадки h_sl принимается равной (рис.4)

h_sl = h_sl,р – толщине верхней зоны просадки при определении просадки грунта от внешней нагрузки s_sl,p (п. 3.4), при этом нижняя граница указанной зоны соответствует глубине, где s_z = s_zp + s_zg = p_sl (рис. 4а,б) или глубине, где значение у_z минимально, если s_z,min > p_sl (рис. 4,в);

h_sl = h_sl,g – толщине нижней зоны просадки при определении просадки грунта от собственного веса s_sl,g (пп. 3.4, 3.5), т.е. начиная с глубины z_g, где s_z = р_sl или значение s_z минимально, если s_z,min > p_sl , и до нижней границы просадочной толщи.

17. Возможная просадка грунта от собственного веса s^/_st,g при замачивании сверху малых площадей (ширина замачиваемой площади B_w меньше размера просадочной толщи Н_sl ) определяется по формуле

, (17)

где s_sl,g - максимальное значение просадки грунта от собственного веса, определяемое в соответствии с п. 12.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДЕФОРМАЦИЙ ОСНОВАНИЙ,

СЛОЖЕННЫХ НАБУХАЮЩИМИ ГРУНТАМИ

18. Подъем основания при набухании грунта h_sw определяется по формуле

, (18)

где e_sw,i - относительное набухание грунта i-го слоя, определяемое в соответствии с указаниями п. 19;

h_i - толщина i-го слоя грунта;

k_sw,i - коэффициент, определяемый в соответствии с указаниями п. 20;

n - число слоев, на которое разбита зона набухания грунта.

19. Относительное набухание грунта e_sw определяется по формулам:

при инфильтрации влаги

, (19)

где h_n – высота образца природной влажности и плотности, обжатого без возможности бокового расширения давлением р, равным суммарному вертикальному напряжению у_z,tot на рассматриваемой глубине (значение у_z,tot определяется в соответствии с указаниями п. 21);

h_sat – высота того же образца после замачивания до полного водонасыщения, обжатого в тех же условиях;

при экранировании поверхности и изменении водно-теплового режима

, (20)

где k - коэффициент, определяемый опытным путем (при отсутствии опытных данных принимается k = 2);

w_eq - конечная (установившаяся) влажность грунта;

w₀ и e₀ - соответственно начальные значения влажности и коэффициента пористости грунта.

20. Коэффициент k_sw, входящий в формулу (18), в зависимости от суммарного вертикального напряжения s_z,tot на рассматриваемой глубине, принимается равным 0,8 при s_z,tot = 50 кПа (0,5 кгс/см²) и 0,6 при s_z,tot = 300 кПа (3 кгс/см²), а при промежуточных значениях s_z,tot - по интерполяции.

21. Суммарное вертикальное напряжение s_z,tot на глубине z от подошвы фундамента (рис. 5) определяется по формуле

, (21)

где s_zр, s_zg - вертикальные напряжения соответственно от нагрузки фундамента и от собственного веса грунта;

у_z,ad - дополнительное вертикальное давление, вызванное влиянием веса неувлажненной части массива грунта за пределами площади замачивания, определяемой по формуле

, (22)

где k_g - коэффициент, принимаемый по табл. 6.

Таблица 6

Коэффициент k_g

(d + z) / B_w

Коэффициент k_g при отношении длины к ширине замачиваемой площади L_w / B_w, равном

1

2

3

4

5

0,5

0

0

0

0

0

1

0,58

0,50

0,43

0,36

0,29

2

0,81

0,70

0,61

0,50

0,40

3

0,94

0,82

0,71

0,59

0,47

4

1,02

0,89

0,77

0,64

0,53

5

1,07

0,94

0,82

0,69

0,77

22. Нижняя граница зоны набухания H_sw (рис. 5):

а) при инфильтрации влаги принимается на глубине, где суммарное вертикальное напряжение s_z,tot (п. 21) равно давлению набухания p_sw;

б) при экранировании поверхности и изменении водно-теплового режима – определяется опытным путем (при отсутствии опытных данных принимается H_sw = 5 м).

Рис. 5. Схема к расчету подъема основания при набухании грунта

23.Осадка основания в результате высыхания набухшего грунта s_sh определяется по формуле

, (23)

где e_sh,i – относительная линейная усадка грунта i-го слоя, определяемая в соответствии с указаниями п. 24;

h_i – толщина i-го слоя грунта;

k_sh – коэффициент, принимаемый равным 1,3;

n – число слоев, на которое разбита зона усадки грунта, принимаемая в соответствии с указаниями п. 25.

24. Относительная линейная усадка грунта при его высыхании определяется по формуле

, (24)

где h_n - высота образца грунта возможной наибольшей влажности при обжатии его суммарным вертикальным напряжением без возможности бокового расширения;

h_d - высота образца в тех же условиях после уменьшения влажности в результате высыхания.

25. Нижняя граница зоны усадки H_sh определяется экспериментальным путем, а при отсутствии опытных данных принимается равной 5 м.

При высыхании грунта в результате теплового воздействия технологических установок нижняя граница зоны усадки H_sh определяется опытным путем или соответствующим расчетом.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СУФФОЗИОННОЙ ОСАДКИ

26. Суффозионная осадка s_sf основания, сложенного засоленными грунтами, определяется по формуле

, (25)

где e_sf,i - относительное суффозионное сжатие грунта i-го слоя при давлении р, равном суммарному вертикальному напряжению на рассматриваемой глубине от внешней нагрузки s_zp и собственного веса грунта s_zg , определяемое по указаниям п. 27;

h_i - толщина i-го слоя засоленного грунта;

n - число слоев, на которое разбита зона суффозионной осадки засоленных грунтов.

27. Относительное суффозионное сжатие e_sf определяется:

а) при полевых испытаниях статической нагрузкой с длительным замачиванием по формуле

, (26)

где s_sf,p – суффозионная осадка штампа при давлении;

p = s_zp + s_zg ;

d_p – зона суффозионной осадки основания под штампом;

б) при компрессионно-фильтрационных испытаниях по формуле

, (27)

где h_sat,p - высота образца после замачивания (полного водонасыщения) при давлении p = s_zp + s_zg ;

h_sf,p - высота того же образца грунта после длительной фильтрации воды и выщелачивания солей при давлении p.