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):
- hsl,p- товщину верхньої зони просідання, де можливе просідання від зовнішнього навантаження ssl,p, при цьому нижня межа цієї зони відповідає глибині, де σz = σzp + σzg> рsl (рисунок Д.5а,б) або глибині, де значення ssl- ssl,g > 0, якщо σz> psl (рисунок Д.5в);
- hsl,g- товщину нижньої зони просідання, де можливе просідання ґрунту від власної ваги ssl,g, тобто починаючи з глибини zg, де σzg = psl, і до нижньої межі просадочної товщі.
Д.19 Можливе просідання ґрунту від власної ваги s'sl,g при замочуванні зверху малих площ (ширина площі, що замочується, Вω, менша розміру просадочної товщі Нsl) обчислюють за формулою
s'sl,g= ssl,g , (Д.19)
де ssl,g- максимальне значення просідання ґрунту від власної ваги, що обчислюють згідно з Д.14.
а - просідання від власної ваги ssl,g відсутнє, можливе тільки просідання від зовнішнього навантаження ssl,p у верхній зоні просідання hsl,p; б, в, г - можливе просідання від власної ваги ssl,g у нижній зоні просідання hsl,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 σzg; 2 - сумарні вертикальні напруження від зовнішнього навантаження і власної ваги ґрунту σz = σzp + σzg; 3 - зміна з глибиною початкового просадочного тиску psl; Hsl- товщина шару просадочних ґрунтів (просадочна товща); d - глибина закладання фундаменту.
Рисунок Д.5 - Схеми до розрахунку просідань основи
ОБЧИСЛЕННЯ ДЕФОРМАЦІЙ ОСНОВ, ЩО СКЛАДЕНІ НАБРЯКЛИВИМИ ГРУНТАМИ
Д.20 Підйом основи при набряканні ґрунту hsw обчислюють за формулою
hsw= , (Д.20)
де εsw,i - відносне набрякання ґрунту i-го шару, що обчислюють згідно з Д.21;
hi- товщина i-го шару ґрунту;
ksw,i- коефіцієнт, визначають згідно з Д.22;
n - кількість шарів, на які розділена зона набрякання ґрунту.
Д.21 Відносне набрякання ґрунту εsw обчислюють за формулами:
- при інфільтрації вологи
εsw= (hsat- hn)/hn, (Д.21)
де hn- висота зразка природної вологості та щільності, обтиснутого без можливості бокового розширення тиском р, що дорівнює сумарному вертикальному напруженню σz, tot на глибині, яка розглядається (значення σz, tot обчислюють згідно з Д.23);
hsat- висота того ж зразка після замочування до повного водонасичення, обтиснутого в таких же умовах;
- при екрануванні поверхні та зміні водно-теплового режиму
εsw= k(weq- w0)/(1 + e0), (Д.22)
де k - коефіцієнт, який визначають шляхом випробувань (за відсутності даних випробувань приймається k=2);
weq- кінцева (усталена) вологість ґрунту;
w0 i e0- відповідно початкове значення вологості і коефіцієнта пористості ґрунту.
Д.22 Коефіцієнт ksw, що входить до формули (Д.20), в залежності від сумарного вертикального напруження σz,tot на глибині, що розглядається, приймають: 0,8 при σz,tot= 50 кПа; 0,6 при σz,tot= 300 кПа; інтерполяцією - при проміжних значеннях σz,tot.
Д.23 Сумарне вертикальне напруження σz,tot на глибині z від підошви фундаменту (рисунок Д.6) обчислюють за формулою
σz,tot= σzp+ σzg+ σz,ad, (Д.23)
де σzp, σzg - вертикальні напруження відповідно від навантаження фундаменту і від власної ваги ґрунту;
σz,ad- Додатковий вертикальний тиск, викликаний впливом ваги незволоженої частини масиву ґрунту за межами площі замочування, що обчислюють за формулою
σz,ad= kg γ (d + z), (Д.24)
де kg- коефіцієнт, що приймають за таблицею Д.4.
Д.24 Нижня межа зони набрякання Hsw (рисунок Д.6):
а) при інфільтрації вологи приймають на глибині, де сумарне вертикальне напруження σz,tot згідно з Д.23 дорівнює тиску набрякання psw;
б) при екрануванні поверхні та зміні водно-теплового режиму визначають дослідним шляхом (за відсутності дослідних даних приймають Hsw= 5 м).
Рисунок Д.6 - Схема до розрахунку підйому основи при набряканні ґрунту
Таблиця Д.4 - Коефіцієнт kg
|
(d + z)IBw |
Коефіцієнт kgпри відношенні довжини до ширини площі, що замочується, Lw/Bw |
||||
|
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 |
Д.25 Осідання основи внаслідок висихання ґрунту, що набряк, визначають за формулою
ssh = εsh,ihiksh, (Д.25)
де εsh,i- відносна лінійна усадка i-го шару, яку обчислюють згідно з Д.26;
hi - товщина i-го шару ґрунту;
ksh- коефіцієнт, який приймається 1,3;
n - кількість шарів, на які розділена зона усадки ґрунту, приймають згідно з Д.27.
Д.26 Відносну лінійну усадку ґрунту при його висиханні обчислюють за формулою
εsh= (hn- hd)/hn, (Д.26)
де hn- висота зразка ґрунту з можливою найбільшою вологістю при його обтисненні сумарним вертикальним напруженням без можливості бокового розширення;
hd- висота зразка в таких же умовах після зменшення вологості внаслідок висихання.
Д.27 Нижню межу зони усадки Hsh визначають дослідним шляхом, а за відсутності дослідних даних приймають 5 м.
При висиханні ґрунту внаслідок теплового впливу технологічного устаткування нижню межу зони усадки Hsh встановлюють дослідним шляхом або відповідним розрахунком.
ОБЧИСЛЕННЯ СУФОЗІЙНОГО ОСІДАННЯ ЗАСОЛЕНИХ ГРУНТІВ
Д.28 Суфозійне осідання ssf основи, складеної засоленими ґрунтами, при вертикальній фільтрації визначають за формулою
ssf = , (Д.27)
де εsf,i- відносний суфозійний стиск ґрунту i-го шару при тиску р, що дорівнює сумарному вертикальному напруженню на глибині, що розглядається, від зовнішнього навантаження σzp і власної ваги ґрунту σzg, обчислюють згідно з Д.29;
hi- товщина i-го шару засоленого ґрунту;
n - кількість шарів, на яку розділена зона суфозійного осідання засолених ґрунтів.
Д.29 Відносний суфозійний стиск εsf обчислюють:
а) при польових випробуваннях статичним навантаженням штампами з довготривалим замочуванням грунтів (ДСТУ Б В.2.1-7) за формулою
εsf = ssf,p/dp, (Д.28)
де ssf,р - суфозійне осідання штампу при тиску р = σzp + σzg;
dp- зона суфозійного осідання основи під штампом;
б) при компресійно-фільтраційних випробуваннях (ГДСТУ Б В.2.1-4) за формулою
εsf = (hsat,p– hsf,p)lhsf,p, (Д.29)
де hsat,p- висота того ж зразка після замочування (повного водонасичення) при тиску p = σzp + σzg;
hsf,p - висота того ж зразка ґрунту після довготривалої фільтрації води та вилуговування солей при тиску р.
ВИЗНАЧЕННЯ ОСІДАНЬ ЗА МЕЖАМИ ЛІНІЙНОЇ ЗАЛЕЖНОСТІ МІЖ НАПРУЖЕННЯМИ І
ДЕФОРМАЦІЯМИ В ГРУНТІ
Д.30 Осідання основи sp при тиску під підошвою фундаменту р, що перевищує розрахунковий опір основи R, слід визначати з урахуванням фізичної нелінійності деформування грунту з використанням нелінійних моделей згідно з Д.30, Д.31.
Осідання однорідної основи sp за межами лінійної залежності при відсутності ексцентриситету допускається визначати за формулою:
sp= sR (Д.30)
де sR- осідання основи при тиску р = R (1,2R, якщо задовольняються вимоги Е.10);
ри- граничний опір грунту основи, що визначають як відношення сили граничного опору основи до приведеної площі підошви фундаменту NuI ;
σzg,0 - вертикальне напруження від власної ваги грунту на рівні підошви фундаменту.
Формулу (Д.30) допускається застосовувати при однорідній основі в межах глибини zu, що визначають за формулою (Д.31), але приймають не менше ніж zu= b (b - ширина фундаменту).
zu= sRĒ / (βp0) , (Д.31)
де sR- те саме, що у формулі (Д.30);
Ē - середнє значення модуля деформації грунтів основи в межах стисливої товщі визначають за формулою (Д.13);
β - безрозмірний коефіцієнт 0,8;
p0 - додатковий вертикальний тиск на основу.
РОЗРАХУНКОВІ МОДЕЛІ ҐРУНТОВОЇ ОСНОВИ
Д.31 Для розрахунку фундаментів як конструкцій на деформованій основі слід застосовувати плоскі, просторові, контактні, дискретні розрахункові моделі безперервного середовища, що моделюють роботу ґрунтової основи:
лінійно-деформоване середовище;
модель перемінного коефіцієнта жорсткості;
пружно-пластична модель - лінійно-деформоване середовище, доповнене умовою міцності;
просторова дискретна модель;
- інші моделі, застосування яких не вимагає визначення дослідним шляхом спеціальних (деформаційних і міцнісних) характеристик ґрунту, не передбачених нормами на проведення інженерно-геологічних вишукувань у будівництві.
Використання в розрахунках конструкцій на деформованій основі інших розрахункових моделей, що вимагають для свого застосування визначення дослідним шляхом спеціальних (деформаційних і міцнісних) характеристик ґрунту, можливо за умови, якщо проектом передбачені випробування дослідних конструкцій фундаментів і основи за спеціальною методикою.
Д.32 При розрахунку ґрунтової основи методом скінченних елементів або кінцевої різності розрахункову схему ґрунтової основи у вигляді лінійно-деформованого півпростору слід моделювати у вигляді континууму, розділеного на скінченні елементи чи розрахункові вузли сітки кінцевих різностей.
При цьому розміри континууму в розрахунковій схемі повинні прийматись за умови виключення впливу умов закріплення на його межах на результати розрахунку конструкцій.
Д.ЗЗ Модель ґрунтової основи у вигляді лінійно-деформованого середовища слід характеризувати:
при навантаженні - модулем деформації ґрунту, що визначає лінійну залежність між напруженнями і сумою пружної і пластичної деформації ґрунту;
при розвантаженні та при повторному навантаженні до напружень, з яких почалось розвантаження, - модулем пружності ґрунту, що визначає лінійну залежність між напруженнями і пружною деформацією ґрунту;
коефіцієнтом поперечної деформації, що визначається згідно з ДСТУ Б В.2.1-4.
Д.34 При використанні моделі ґрунтової основи у вигляді лінійно-деформованого середовища слід дотримуватись вимог 7.6.8. Розрахунковий опір ґрунту на заданій глибині визначають як для умовного фундаменту. Величина розрахункового опору може бути підвищена за умов Е.10.
Д.35 Модель перемінного коефіцієнта жорсткості характеризується коефіцієнтами жорсткості, що представляють собою відношення середнього тиску на основу до суми пружного і пластичного осідання поверхні основи у функції від координат точок поверхні основи, який визначають згідно з ДБН В.1.1-5.
Д.36 Розрахункову схему ґрунтової основи при використанні моделі перемінного коефіцієнта жорсткості слід приймати у вигляді: скінченних елементів спеціального типу, що контактують з основою, які характеризуються коефіцієнтами жорсткості, чи стрижневих елементів, осьову жорсткість яких визначають з умови рівності осідань ґрунтової основи й стрижнів, що моделюють роботу ґрунтової основи в розрахунковій схемі.
