Форма і розміри підошви фундаменту враховуються при визначенні напружень, що діють у вертикальному напрямку, за глибиною основи згідно з вимогами додатка 2 СНіП 2.02.01.

Неоднорідність геологічної будови основи враховується визначенням осідань у точках під підошвою фундаменту на розрахункових вертикалях геологічного розрізу, які вибираються залежно від характеру нашарувань, наявності лінз, включень та ін. (рисунок 5.1). За вибраними вертикалями слід призначати розрахункові шари у межах стисливої товщі основи.

Рисунок 5.1 — Геологічний розріз неоднорідної основи

ДБН В. 1.1-5-2000 Ч.ІІ С.65

Розподільні властивості, основи при природній вологості грунтів враховуються визначенням її змінного коефіцієнта жорсткості за значенням повного осідання виходячи з роздільного обліку його пружної та залишкової частин, які знаходяться у залежності

s = sei + spi ,(1)

де s - повне осідання грунтової основи по вертикалі, що розглядається, від зовнішнього навантаження, яке вираховується у межах стисливої товщі основи Нс;

sei - пружна частина осідання;

spi - залишкова частина осідання.

  1. Повне осідання основи з використанням розрахункової схеми у виді лінійно-деформівного напівпростору по розрахунковій вертикалі слід визначати методом пошарового підсумовування за формулою

де b - безрозмірний коефіцієнт, що дорівнює 0,8;

szp,i - значення додаткового вертикального напруження від сумарних навантажень, що передаються системою фундаментів, в і -му шарі грунту за вертикаллю, яка розглядається;

hi - товща і шару грунту;

Еі - модуль повних деформацій і шару грунту, шо визначається; в межах діючих напружень, які перевищують напруження від власної ваги грунту szpj, відповідно до пунктів 16-19 цього додатка;

п - число шарів, на які розділена стислива товща основи.

При цьому розподілення вертикальних напружень по глибині основи за розрахунковими вертикалями визначається з урахуванням нерівномірного розподілення вертикальних напружень по горизонтальних перерізах стисливої товщі основи у відповідності з додатком 2 СНіП 2.02.01. Значення цих напружень на глибині на вертикалі, що проходить через довільну точку у межах чи за межами фундаменту, що розглядається, визначається методом кутових точок (додаток 2 СНіП 2.02.01) або з використанням формул замкнутих розв'язувань, за якими визначається розподілення напружень у лінійно-деформівному напівпросторі від дії навантаження на контактну поверхню основи.

  1. Пружні осідання основи за розрахунковими вертикалями визначаються з урахуванням нерівномірного розподілення вертикальних напружень по горизонтальних перерізах стисливої товщі аналогічно з пунктом 3.

Пружне осідання основи sei за розрахунковою вертикаллю слід визначати за формулою

(3)

де szpj, b, h, п - аналогічні позначенням формули (2);

Eei і - модуль пружних деформацій і шару грунту, що визначається за розвантажувальною кривою діаграми деформування відповідно до пунктів 16-19 даного додатка.

ДБН В. 1.1-5-2000 Ч.ІІ C.66

  1. Залишкові осідання основи слід визначати у випадках, коли

p>szp,d ,(4)

де р - середній тиск (нормальне контактне напруження) під підошвою фундаменту, що не перевищує розрахункового опору грунту основи ;

szp,d - вертикальне напруження на рівні підошви фундаменту від власної ваги грунтів, що лежать вище.

Залишкове осідання sp/ визначається як різниця між середніми значеннями повного осідання та пружною його частиною, які визначаються за розрахунковими вертикалями, виходячи з залежності формули (1).

Якщо р £ szp,d , залишкові та пружні осідання не розділяють і не визначають.

  1. При визначенні коефіцієнтів жорсткості основи не враховуються розподільні властивості грунту, якщо дотримується умова

Т“6.(5)

У цьому випадку при визначенні пружних осідань основи за формулою (3) значення напружень szp,i по всіх вертикалях у межах підошви фундаменту, які розглядаються, слід приймати однаковими та такими, що дорівнюють напруженням на вертикалі, що проходить через центр підошви фундаменту. Залишкові осідання слід визначати за формулою (1).

7 При визначенні коефіцієнтів жорсткості основи враховуються деформації просідання грунтів та додаткові деформації непросідаючих грунтів від зовнішнього навантаження у верхній зоні просідання hs/,p (деформованій зоні), які можуть виникати при підвищенні їх вологості у результаті замочування з локальних джерел або при підвищенні рівня підземних вод.

Величину просідання ss/ ,p у верхній зоні основи слід визначати як різницю між величиною просідання від сумарних напружень ss/ та просіданням від власної ваги грунту ss/ ,g за формулою

£г ■ ■ ■ де ^ - відносна просадочність / шару грунту при сумарних напруженнях, викликаних власною

вагою грунту та напруженнями від зовнішнього навантаження, що передається системою

фундаментів;

£si’S - відносна просадочність і шару грунту при напруженнях, викликаних власною вагою грунту;

hi - товща і шару грунту;

пі — кількість шарів просідання, в яких виконується підсумовування просідання.

Величину додаткового осідання sd , що викликана деформаціями непросідаючих шарів грунту у зоні hs/,p , які мають коефіцієнт пористості е>0,7, слід враховувати, якщо замочування грунтів призводить до істотного зниження їх модулів деформації. Додаткове осідання визначається за значеннями модулів деформації грунту природної вологості Е та у водонасиченому стані Ew за формулою (2), у якій модуль деформації Еі слід замінити на Ед0д,і ,

ДБН В. 1.1-5-2000 Ч.ІІ С.67

а підсумовування виконати по тих шарах, у яких Еаоа,/<100МПа.. Значення Ед0д,і визначаються за формулою

(7)

Коефіцієнти жорсткості основи при стиску

8 Коефіцієнт жорсткості основи С лінійно-деформівної основи з урахуванням властивостей просідання грунтів по вертикалі, що розглядається, визначається за формулою

р

s ++ sd

Проміжні значення коефіцієнта жорсткості на ділянках поверхні основи між розрахунковими вертикалями допускається визначати інтерполяцією.

(8)

9 У випадку, коли за результатами розрахунку будинку або споруди сумісно з основою при використанні значення коефіцієнтів жорсткості С, а для грунтових умов, де можливе просідання від власної ваги грунту, з урахуванням впливів просідання (осідання) поверхні основи ss/ ,g (додаток 2) реактивні тиски під підошвою фундаментів не задовольняють умови 4.20, коефіцієнти жорсткості слід визначати з урахуванням нелінійних властивостей деформування основи (рисунок 5.2).

Рисунок 5.2 - Розрахункова залежність між осіданням і тиском (нормальним контактним напруженням) для нелінійно-деформівної основи

При зростанні тиску на поверхню основи для розрахунків приймається гіперболічна залежність між осіданням та тиском, при зменшенні тиску — лінійна. Допускається застосовувати і інші види залежностей осідання - тиск, які перевірені експериментальним шляхом та досвідом проектування та експлуатації будинків і споруд.

с = -

ДБН В. 1.1-5-2000 Ч.ІІ C.68 10 У відповідності з рекомендованими залежностями (пункт 9) між тиском і деформаціями основи загальні осідання без урахування деформацій просідання контактної поверхні основи під фундаментами визначаються за формулами:

рє

осідання s поверхні основи при зростаючому тиску р

є = ■

Р*-Р ,(9)

де s — приведене осідання (що встановлює параметри гіперболи), яке визначається за формулою

, (10)

тут s' = Spi + sei - повне осідання основи по вертикалі, що розглядається, обчислене при тиску р';

р' — середній тиск під підошвою фундаменту, який дорівнює розрахунковому опору грунту основи R і визначається відповідно до СНіП 2.02.01 з урахуванням вологості грунтів під підошвою фундаменту;

ри - граничний опір грунту основи, який визначається у відповідності зі СніП 2.02.01 з урахуванням вологості грунтів під підошвою фундаменту;

Осідання s поверхні основи при зменшенні тиску (розвантаженні) визначається за формулою

де sa - осідання при тиску ра , з якого починається розвантаження ; s'ei - пружне осідання основи при тиску р'.

11 При використанні залежностей між осіданням і тиском за формулами (9) і (11) значення нелінійних коефіцієнтів жорсткості основи без урахування властивостей просідання грунтів слід визначати за формулами:

дотичний (дійсний) Ск при навантаженні

p*s

{s + sf ;(12)

січний (середній) Сс при навантаженні

S+S](13)

с -L-

^ pk — І

січний Cps при розвантаженні

(14)

дотичний Срк при розвантаженні

ДБН В. 1.1-5-2000 Ч.ІІ С.69

де ри, s,s, р', sei , sa, Ра - такі самі, як і у формулах (9) -(11);

а - точка на кривій навантаження, від якої почалось розвантаження (рисунок 5.2);

b - точка на прямій розвантаження, за якою визначається січний коефіцієнт жорсткості ( рисунок 5.2);

Pb - тиск, за яким визначається січний коефіцієнт жорсткості при розвантаженні.

12 Значення нелінійних коефіцієнтів жорсткості основи з урахуванням властивостей просідання грунтів слід визначати за формулами (9) - (15), у яких:

  • розрахунковий р' та граничний ри опори грунтів основи розраховуються з використанням розрахункових значень характеристик міцності грунтів у водонасиченому стані;
  • повне осідання і просідання основи s' визначаються за формулою

s' = spi - sei + ssi,p + sd ,(16)

де spi , sei, ssi,p , sd - ті самі, що і в формулах (1) і (8).

Коефіцієнти жорсткості основи при зсуві

  1. Коефіцієнти жорсткості D лінійно-деформівної основи при зсуві слід визначати виходячи з горизонтальних переміщень и поверхні основи від дії середнього дотичного напруження т під підошвою фундаменту. Горизонтальні переміщення поверхні основи слід, як правило, визначати методами, що враховують обмежену глибину зони горизонтальних переміщень грунту.

Коефіцієнт жорсткості D при зсуві слід визначати за формулою

° = Й (17)

  1. Коефіцієнт жорсткості нелінійно-деформівної основи при зсуві слід визначати виходячи з гіперболічної залежності між горизонтальним переміщенням та дотичним контактним напруженням при його збільшенні; при зменшенні напруження приймається лінійна залежність. Графік залежності між горизонтальним переміщенням u та дотичним напруженням г подібний до графіка на рисунку 5.2, де р і s слід замінити на т і и.

Горизонтальне переміщення и поверхні основи при зростаючому дотичному напруженні т слід визначати за формулою

де и — приведене горизонтальне переміщення, що визначається за формулою

(19)

де u'- горизонтальне переміщення поверхні основи по вертикалі, що розглядається, при дії горизонтального напруження t'; tu - граничний опір грунту основи зсуву по підошві фундаменту, що визначається згідно зі СНІП 2.02.01 і обчислюється з використанням розрахункових значень характеристик міцності грунтів при природній вологості або у водонасиченому стані у залежності від розташування джерела замочування ;

ДБН В. 1.1-5-2000 Ч.ІІ C.70 т' - середнє дотичне напруження по підошві фундаменту, яке повинне задовольняти умову

t' £ 0,5tu .(20)

Горизонтальне переміщення u поверхні основи при зменшенні дотичного напруження t (розвантаженні) слід визначати за формулою

^г-(0£t£ta)'(21)

де иа - горизонтальне переміщення при дотичному напруженні ta ;

иА - пружне горизонтальне переміщення поверхні основи при дотичному напруженні t що визначається за формулою

(22)

де sd, s' - ті самі, що в формулах (10) і (11).

15 При залежності між горизонтальним переміщенням та дотичним напруженням за формулами (18) і (21) значення коефіцієнтів жорсткості при зсуві слід визначати за формулами: дотичний (дійсний) Dk при навантаженні

січний (середній) Dc при навантаженні

(24)

D =

и+и ;

дотичний Dpk при розвантаженні

(25)

січний Dpc при розвантаженні

Тп -ТА

D

. (26)

де tu , й, u, t’, ta - такі самі, що в формулах (18) — (22);

а - точка на кривій навантаження, від якої почалось розвантаження; b - точка на прямій розвантаження, для якої визначається січний коефіцієнт жорсткості;

ть, - дотичне напруження, за якого визначається січний коефіцієнт жорсткості при розвантаженні.

ДБН В. 1.1-5-2000 Ч.ІІ С.71 Визначення модулів деформації грунтів

16 Для визначення модулів повних Е і пружних ЕЄ| деформацій грунту за результатами польових випробувань грунту штампами або лабораторних компресійних випробувань зразків грунту слід одержати криву навантаження та криву розвантаження. При цьому розвантаження необхідно виконувати після досягнення стабілізації осідання від останнього ступеня навантаження. Розвантаження виконується тими самими ступенями, якими виконувалось навантаження, з досягненням необхідної стабілізації деформації.

а - осідання жорсткого штампа в шурфі; б - відносна деформація зразка в компресійному приладі; 1-крива навантаження ; 2 - крива розвантаження

Рисунок 5.3 - Графік залежності деформацій від тиску при випробуванні грунту

статичним навантаженням

17 У випадку штампових випробувань модулі деформації Е та ЕЄ| допускається визначати за графіком залежності осідання штампу від навантаження на нього (рисунок 5.3 а) з використанням теорії пружності для лінійно-деформівного напівпростору за формулами

Е'-

Рч/л( 1 - Vі)

*;(27)

Е =

vC4(l-v2)

^ , (28)

де

w - коефіцієнт форми підошви штампу, який дорівнює 0,88 для квадрата і 0,89 - для кола;

р- середній тиск по підошві штампу: в межах прямолінійного відрізка залежності між s і р кривої навантаження (27), з якого починаєтся развантаження згідно з залежністю між sei і Р (28);

А - площа підошви штампу;

v - коефіцієнт Пуассона грунту.

Модулі деформації, що визначені штамповими випробуваннями, враховують напруження від власної ваги грунту по глибині товщі та дійсні в межах деформівної зони під штампом.

18 При компресійних випробуваннях модулі повних і пружних деформацій грунту слід визначати з урахуванням напружень від його власної ваги, що діють на відмітках, де відібрані зразки грунту.