Д.4 При розрахунках осідань фундаментів, що зводять у котлованах глибиною менше ніж 5 м, допускається у формулі (Д.1) не враховувати другу складову.
Д.5 Якщо середній тиск під підошвою фундаменту р ^<5zg о> осідання фундаменту визначають за формулою
JC <J yt, і Ь;
* =(Д-4)
( = 1 ^Є,І
Де <Jzp j, h[, Eei, n - такі самі, що і у формулі (Д.1).
Д.б Розрахунки осідань системи власних фундаментів будівлі, а також з врахуванням тих, що розташовані поруч, необхідно виконувати з урахуванням взаємного впливу. Такі розрахунки виконують з використанням розрахункової схеми у вигляді лінійно-деформованого півпростору (7.6.8) і методу пошаровогого підсумовування. Осідання 5 обчислюють за формулою (Д.1), де напруження в основі від одного фундаменту azp необхідно замінити на су jj;, яке враховує також напруження від впливаючих фундаментів, де j - номер фундаменту, що розраховується. При цьому розподіл вертикальних нормальних напружень в плані і по глибині основи приймають згідно зі схемою на рисунку Д.2.
Розподіл напружень від дії тиску р під фундаментом в довільній точці А півпростору розраховують за формулою (Д.5) або з використанням методу кутових точок (Д.7)
(х + т){у+п)(х+т)(у-п)
-arctg
z^(x+m)2 +{y—n)2 +z2 (.x-m)(y +n)
^гР^~агсіК-
і z^(x+m)1 +(y+n)z +z
(x—m)(y—n)
+arctg
■-arctg-
/7222
z^(x-m)~ +(y-n) +z~zg(x-m)~+{y+n)+z
+
z(x+m)(y+n)[jx-i-m)2 +(y+n)2 +2z2J ^(х+ш)2 + z2][(y+n)2 +z2 J^x+m)2 +{y+n)2 +z2 z(x+m)(y-n)^(x+m)2 +(y-n)2 +2 z2J
[jx+m)2 +z2 J[^(y-/i)2 + z2 J д (x +ТП)2 +(y-n)2 +z2 z(x-m)(y-n)^(x-m)2 +(y-n)2 +2z2J
(Д.5)
£(x-m)2 +z2J^(y-«)2 +z2 J-J(x-m)2 +(y-n)2 +z2 z(x-m)(y+n)|jx-m)2 +(y+n)2 +2 z2J
£(x-m)? +z2J£(y+n)2 +z2 Jд/(х —tn)2 +(y+n)2 -i-z
де p - те саме, що і в (Д.2); л = 3,14159;
х, у, z - декартові координати точки А у півпросторі;
т; п - відповідно півдовжина і півширина фундаменту на контакті з основою (рисунок Д.З).
Рисунок Д.З - Прив’язка дакартової систами координат до контактної поверхні фундаменту з основою для визначення вертикальних нормальних напруженнь в довільній точці А згідно з моделлю лінійно-деформованого півпростору за формулою (Д.5)
Д.7 Вертикальні напруження від зовнішнього навантаження на глибині я від підошви фундаменту ст^р с, на вертикалі, що проходить через кутову точку прямокутного фундаменту, визначаються за формулою
агрс=ар/4,(Д.6)
деа- коефіцієнт, що приймається за таблицеюД. 1 в залежності від значення С = z / b ;
р- те саме, що і у формулі (Д.2).
Д.8Вертикальні напруження v zp и на глибинія від підошви фундаменту на вертикалі,що
проходить через будь-яку точку А (в межах або за межами фундаменту, що розглядається, з тиском попідошві,якийдорівнюєр),обчислюють методом "кутовихточок"алгебраїчнимпідсумовуваннямнапружень ст2рcjукутових точках чотирьох фіктивних фундаментів(рисунокД.4) за
формулою
4
<*гр, а =Х%,сГ(Д-7)
;=і
a - схема розташування фундаменту 1, що розраховується, і 2, що впливає; б - схема розташування фіктивних фундаментів із указівкою знака напружень a zp • у формулі (Д.6) під кутом j-ro фундаменту.
Рисунок Д.4 - Схема до визначення методом "кутових точок" додаткових вертикальних напружень сЩр а в основі фундаменту, що розраховується, з урахуванням впливу сусіднього фундаменту
Д.9 Вертикальні напруження су пр на глибині я від підошви фундаменту на вертикалі, що проходить через центр фундаменту, який розраховується, з урахуванням впливу суміжних фундаментів або навантажень на прилеглі площі, обчислюють за формулою
к
® zp,nf грzp.ai'(Д-/а)
1 = 1
десу,р- те саме, що і у формулі (Д.2);
су zp аі - вертикальне напруження від сусіднього фундаменту чи навантаження; к- кількість впливаючих фундаментів або навантажень.
При суцільному рівномірно розподіленому навантаженні на поверхні землі інтенсивністю q (наприклад, від ваги планувального насипу) значення azp аі за формулою (Д.7) для будь якої глибини визначають за формулою a nj =о zp +q .
Вертикальне напруження від власної ваги ґрунту a zg на межі шару, розташованого на глибині z
від підошви фундаменту, обчислюють за формулою
=y'dn +ХдЛ-(Д.8)
Г — І
деу'- питома вага грунту, розташованого вище підошви фундамену;
dn- див. позначення на рисунку Д. 1;
jj та hj - відповідно питома вага і товщина г-го шару ґрунту.
Питому вагу ґрунтів, що за/гягають нижче рівня підземних вод, але вище водоупору, необхідно приймати з урахуванням виважувальної дії води.
ГІри визначенні су у водотривкому шарі і нижче необхідно враховувати тиск стовпа води, який розташований вище водотривкого шару.
Д.10 Нижню межу стисливої товщі основи приймають на глибині z = Нс , де виконується умова a zp = kazg,
де а) к = 0,2 при b < 5 м; б) к = 0,5 при b > 20 м; в) при 5 < b < 20 м к визначають інтерполяцією.
а2р, стZg - визначають за формулами (Д.2), (Д.8). При цьому глибина стисливої товщі не повинна бути менше Ь/2 при b < 10 м та (4 + 0,1 Ь) при b > 10 м.
Якщо в межах глибини Нс, знайденої за вказаними вище умовами, залягає шар грунту з модулем деформації Е > 100 МПа, стисливу товщу допускається приймати до покрівлі цього грунту.
Якщо знайдена за вказаними вище умовами нижня межа стисливої товщі розташована в шарі ґрунту з модулем деформації Е < 5 МПа або такий шар залягає безпосередньо нижче глибини z - Нс , то цей шар включають у стисливу товщу, а за Нс приймають менше із значень, що відповідає підошві шару чи глибині, де виконується умова ст =0Дст .
Д.11 Для швидкого визначення величин осідань фундаментів, а також при варіантному проектуванні з метою вибору оптимальної конструкції фундаменту допускається користуватися формулою, яка базується на рішеннях лінійно-деформованого півпростору (при нижній межі стисливої товщі на глибині, де величина додаткових напружень стиску становить 0,1р) і не потребує додаткових допоміжних таблиць і графічних побудов
Г) (p~azg, o)k
(Д.9)
5 = 1,44-
Г)+1
Д.12 Для багатошарових основ величину осередненого модуля деформації Ес в межах стисливої товщі Нс обчислюють за формулою
(Д.Ю)
_ і
0,5 Я)
Де Ej
zi
Де к
Нс = кЬ,(Д.11)
Таблиця Д.2 - Коефіцієнт к
г| = ЦЬ |
Круглий фундамент |
1,0 |
1,2 |
1,4 |
1,8 |
2,0 |
2,4 |
1 з,2 ; |
5,0 |
6,0 і більше (стрічка) |
к |
1,8 |
2,0 |
2,2 |
2,4 |
2,8 |
3,0 |
3,4 |
3,8 ; |
4,3 |
6,0 |
РОЗРАХУНОК КРЕНУ ФУНДАМЕНТУ
Д. 13 Крен фундаменту і за умови дії на нього позацентрового навантаження обчислюють за формулою
(Д-12)
.1—v,Ne
і= ке
Е Дя/2)3
де Е і у - відповідно модуль деформації і коефіцієнт поперечної деформації ґрунту основи;
значення у приймають згідно з ДСТУ Б.В.2.1-4. У випадку неоднорідної основи величини Е і у приймають середніми в межах стисливої товщі за формулами (Д.13), (Д.14); ке- коефіцієнт, що приймають за таблицею Д.З;
N- вертикальна складова рівнодіючої всіх навантажень на фундамент у рівні його підошви;
е- ексцентриситет;
а- діаметр круглого або сторона прямокутногофундаменту, в напрямку якої діє момент;
для фундаменту з підошвою у формі правильного багатокутника площею А приймають я = 2д/а7тг.
Таблиця Д.З - Коефіцієнт ке
моменту |
1 |
1,2 |
1,5 |
2 |
3 |
5 |
10 |
Прямокутний з моментом уздовж більшої сторони |
0,50 |
0,57 |
0,68 |
0,82 |
1,17 |
1,42 |
2,00 |
Прямокутний з моментом уздовж меншої сторони |
0,50 |
0,43 |
0,36 |
0,28 |
0,20 |
0,12 |
0,07 |
Круглий |
|
|
|
0,75 |
|
|
|
Г"
Коефіцієнт ке при r = 1/Ь
Середнє (в межах стисливої товщі Нс) значення модуля деформації Е і коефіцієнта поперечної деформації у ґрунтів основи обчислюють за формулами:
е = £а7£(Л-/£«);
/ І = І
/нс>
(Д.13)
(Д.14)
І = 1/І=І
п
V =
І=1
- площа епюри вертикальних напружень від одиничного тиску під підошвою фундаменту в межахї-го шару ґрунту; допускається приймати А- = а„р ; hi (див. Д.1);
Ej, Vj, hj - відповідно модуль деформації, коефіцієнт поперечної деформації і товщина ї-го шару ґрунту;
Нс - стислива товщина шару, яку визначають за Д. 10;
п - кількість шарів, що відрізняються значеннями Е і v в межах стисливої товщі Нс.
де А
ОБЧИСЛЕННЯ ПРОСІДАНЬ ГРУНТІВ ОСНОВИ
ДЛ4 Просідання ґрунтів ss( основи при підвищенні їх вологості внаслідок замочування зверху великих площ або при витоках із водонесучих мареж, а також замочування знизу при підйомі рівня підземних вод обчислюють для сумарних напружень від дії власної ваги грунту і розподільних навантажень від системи фундаментів за формулою
Ssi =5Хг,ЛЛ/,ї«(Д-15)
і=і
де s (J; - відносна просадочність г'-го шару ґрунту, що обчислюється згідно з формулою (Діб); hj - товщина і-го шару;
ksi, - коефіцієнт, що обраховують згідно з ДЛ6;
п - кількість шарів, на які розділена зона просідання hs[ у відповідності з літологічним перерізом і горизонтами визначення s При цьому товща шарів не повинна перевищувати 2 м, зміна сумарного напруження у межах шару не повинна перевищувати 200 кПа,
ДЛ5 Відносну просадочність ґрунту є si обчислюють на основі випробувань зразків ґрунту на стиск улабораторних умовах (ГОСТ 23161) за формулою
(Д16)
КР
де hnp та hsatp - висота зразка відповідно природної вологості і після його повного водонасичення (w = wsat) при тиску р на розрахунковій глибині, що дорівнює вертикальному сумарному напруженню від зовнішнього навантаження і власної ваги ґрунту р = a zpZg ■
Випробування виконують у діапазоні діючих сумарних напружень за методами однієї або двох кривих. Будують шкалу відносної просадочності в залежності від напружень.
У подальших розрахунках слід розрізняти просідання від власної ваги грунту sst і від навантажень системи фундаментів ss!>p (ДБН В. 1.1-5). Перша з них у розрахунках використовується для визначення деформаційних впливів на споруду, а друга - для визначення жорсткості основи, яка зменшується. Послідовність розрахунків наступна. Спочатку визначається просідання ssi, від сумарних напружень за формулою (Д.15) за значеннями sj( для a zp +&zg', потім просідання
від власної ваги грунту за формулою (Д. 15) за значеннями sj( для ст , і нарешті просідання від навантажень фундаментів, як s5^ = -s5/-Розрахунки виконують в межах просадочної товщі Hst.
Відносну просадочність ґрунту при його неповному водонасиченні (wsi < w< wsat) обчислюють за формулою
w , — ww— w ,
£5і =0,01——+85і(Д.17)
Wsat - WslWsat~Wsl
де w - природна вологість ґрунту;
wsat - вологість, яка відповідає повному водонасиченню ґрунту; wsi - початкова вологість просадочності;
є ;-відносна просадочність ґрунту при його повному водонасиченні, яку обчислюють
за формулою (Д.16).
Д.16 Коефіцієнт ksj j у формулі (Д. 15):
Кі,і =0>5+1>5(Д-Д5щ)/До •(Д-18)
д ер - середній тиск під підошвою фундаменту, кПа;
psjj - початковий тиск просідання ґрунту г-го шару, кПа, що обчислюють згідно з Д.17; р0 - тиск, що дорівнює 100 кПа;
При визначенні просідання грунту від власної ваги слід приймати: к і = 1 при Hsi < 15 м, ksi = 1,25 при Hsl > 20 м, к^ - за інтерполяцією при 15 < Hsl < 20.
Д.17 За початковий тиск просідання ps[ приймають тиск, який відповідає:
Д.18 Товщину зони просідання Hsl розподіляють на дві складові, що необхідно при розробленні геотехнічних заходів захисту будівлі від можливих впливів просідання основи (рисунок Д.5):
Д.5а,б) або глибині, де значення sst - ssig>0, якщо оу >psl (рисунок Д.5 в);
Д.19 Можливе просідання ґрунту від власної ваги s'; при замочуванні зверху малих площ (ширина площі, що замочується, Вт, менша розміру просадочної товщі Н обчислюють за формулою
(Д-19)
де ss[g - максимальне значення просідання ґрунту від власної ваги, що обчислюють згідно з Д.14.
а - просідання від власної ваги ssi>g відсутнє, можливе тільки просідання від зовнішнього навантаження ssip у верхній зоні просідання h^; б, в, г - можливе просідання від власної ваги $slgY нижній зоні просідання hs[>g, починаючи з глибини zg, б - верхня і нижня зони просідання не зливаються, є нейтральна зона hn; в - верхня і нижня зони просідання зливаються і можливе їх перехрещення; г - просідання від зовнішнього навантаження відсутнє; 1- вертикальні напруження від власної ваги ґрунту а ; 2 - сумарні вертикальні напруження від зовнішнього навантаження і власної ваги ґрунту