Расчет деформаций других типов грунтов можно найти по ссылке.

1. Полные деформации основания

При наличии просадочных грунтов полные деформации основания определяются по формуле:

(1)

где Ss – полные деформации основания; S – осадка основания (деформации, что определяются как для обычных грунтов, без учёта их специфических свойств); Ssl – просадка грунта от нагрузки фундамента.

В ЛИРА-САПР 2021 при расчёте просадочных деформаций основания учитывается просадка только от внешней нагрузки.

2. Определение просадочной толщи Hsl

Просадочные деформации наращиваются в пределах просадочной толщи Hsl. Просадочная толща измеряется от подошвы фундамента (или от верхней отметки слоя просадочного грунта) до глубины, где суммарные вертикальные напряжения от внешней нагрузки и собственного веса грунта равны начальному просадочному давлению (СП 22, пункт 6.1.5). При этом напряжения от собственного веса грунта принимаются в его водонасыщенном состоянии (Руководство по проектированию оснований зданий и сооружений, пункт 4.57).

3. Определение просадки грунта Ssl

Просадка основания определяется по формуле ( СП РК 5.01-102-2013 «Основания зданий и сооружений», пункт 5.1.10, формула 41; СП 22, пункт 6.1.16, формула 6.4):

Ф-ла 2.2.png

(2)

где εsl,i – относительная просадочность i-го слоя грунта; hi – толщина i-го слоя; ksl,i – коэффициент, что зависит от ширины фундамента.

Ширина фундамента задаётся в диалоговом окне “Нагрузки”, в соответствующем поле (на рисунке 1 выделено красным цветом). При нажатии галочка “авто” – ширина фундамента будет вычисляться автоматически. Если убрать галочку “авто” – тогда пользователь может сам задать величину ширины фундамента.

Задание ширины фундамента

Рис.1. Задание ширины фундамента

При ширине фундамента b ≤ 3м, коэффициент ksl,i определяется по формуле ( СП РК 5.01-102-2013 «Основания зданий и сооружений», пункт 5.1.12, формула 43; СП 22, пункт 6.1.18, формула 6.6):

Ф-ла 2.3.png

(3)

где Р – среднее давление под подошвой фундамента; Р0 – давление в 100 кПа (10.2 т/м2); Рsl – начальное просадочное давление каждого просадочного слоя.

При ширине фундамента b≥12 м, коэффициент ksl,i принимают равным единице.

При 3м<b<12м коэффициент ksl,i определяют интерполяцией.

4. Относительная просадочность грунта εsl

Пользователь может задать:

  • либо зависимость относительной деформации просадочности εsl от давления P;
  • либо зависимость коэффициентов пористости (en.p, esat) от давления P.

Если заданы коэффициенты пористости en.p и esat, тогда относительные деформации εsl опредялются по формуле:

Ф-ла 2.4.png

(4)

где en.p – коэффициент пористости грунта природной влажности; esat – коэффициент пористости грунта после его полного водонасыщения. Коэффициенты en.p и esat принимаются в зависимости от напряжения σs (суммарного напряжения от собственного веса грунта и внешней нагрузки: σsz,pz,g). en.g – коэффициент пористости грунта природной влажности (зависит от напряжения от собственного веса грунта в его водонасыщенном состоянии σz,g).

Пример расчёта деформации основания при наличии просадочных грунтов

Необходимо определить осадку столбчатого фундамента. Геометрические размеры подошвы 2х3 метра, глубина заложения – 1.5 метра. Среднее давление под подошвой фундамента составляет Р = 80 т. Грунтовые условия строительной площадки приведены в таблице 1.

Таблица 1. Грунтовые условия.

№ ИГЭ

Тип грунта

Удельный вес,
кН/м3

Удельный вес частиц,
кН/м3

Коэффициент пористости е

Модуль деформации,
кН/м2

1

Песок мелкий

17

26.5

0.72

19500

2

Суглинок (просадочный)

17.7

27.1

0.76

10300

3

Суглинок лессовидный

15.7

27.2

0.93

10000


На рис. 2 показаны графики напряжений от собственного веса грунта и от внешней нагрузки, что были посчитаны заранее.

Расчётная схема для определения просадки грунта

Рис.2. Расчётная схема для определения просадки грунта.
σzp- эпюра давления от внешней нагрузки; σzg – эпюра давления от собственного веса грунта в естественном состоянии; σzg,w – эпюра давления от собственного веса грунта, с учётом возможного водонасыщения просадочного слоя; σz - суммарное давление, что равно σzzpzg,w.

Результаты компрессионных испытаний задаются в диалоговом окне «Характеристики грунтов», при переходе на вкладку «Просадочные» (рис. 3). В таблице характеристик просадочных грунтов нужно задать следующие параметры:

  1. Номер ИГЭ. Этот номер должен соответствовать номеру ИГЭ в основной таблице Характеристик грунтов.
  2. Давление Р.
  3. Относительные деформации просадочности еsl (εsl). Пользователь может задать:
    - либо значение относительной деформации просадочности (еsl);
    - либо значения: коэффициент пористости при естественной влажности почвы (еn.p.) и коэффициент поритости водонасыщенного образца почвы (еsat). В таком случае при расчёте просадки значения относительной деформации просадочности еsl (εsl) будут автоматически рассчитаны по формуле 3.

Задание компрессионных данных

Рис. 3. Задание компрессионных данных.

1. Определение просадочнной толщи Нsl.

Деформации просадки наращиваются в пределах просадочной толщи Нsl. Нижняя граница просадочной толщи находится в месте, где начальное просадочное давление Psl равно суммарному давлению σzzg, при этом значения напряжений σzg для просадочных грунтов определяются в водонасыщенном состоянии.

Начальное просадочное давление Psl – это давление, при котором относительная просадочная деформация еsl равна 0.01. Определим значения относительной просадочной деформации еsl (εsl) по формуле 4. Результаты расчётов запишем в таблицу 2.

Таблица 2. Значения относительной просадочности еsl (εsl).

№ ИГЭ

Р, т/м2

en.p

esat.p

σzg

en.g

1+en.g

esl (εsl)

2

0

0.815

0.815

Табл 2.1.png

0.781

1.781

0

5

0.793

0.789

0.00224593

10

0.774

0.753

0.01179113

15

0.753

0.719

0.0190904

20

0.733

0.700

0.01852892

25

0.719

0.680

0.02189781

30

0.710

0.670

0.02245929


По интерполяции определим начальное просадочное давление Psl для ИГЭ-2:

Ф-ла 2.5.png

(5)

На рисунке 4 показано, что точка пересечения между графиками Psl и σz отсутствует. В данном случае деформации просадочности будут наращиваться в пределах слоя просадочного грунта.

Определение просадочной толщи

Рис. 4. Определение просадочной толщи.

2. Определение деформаций просадки Ssl.

Поскольку ширина фундамента b = 2м, определим значение коэффициента Ksl согласно формуле 3:

Ф-ла 2.6.png

(6)

Используя значения суммарных напряжений σzzg определим соответствующие значения относительной деформации просадочности еsl (εsl) (используя данные из таблицы 2). Результаты расчёта деформаций просадки занесём в таблицу 3.

Таблица 3. Расчёт деформаций просадки.

Отметка, м

Толщина слоя, м

σz, т/м2

σz, т/м2
(в середине слоя)

esl (εsl)
(в середине слоя)

Ksl
(в середине слоя)

Ssl, м
(в середине слоя)

96

-

32.428

-

-

-

-

95

96 – 95 = 1

23

Табл 2.2.png

0.0222

10.932

0.242

94

95 – 94 = 1

18.529

Табл 2.3.png

0.019

10.932

0.2077

93

94 – 93 = 1

16.37

Табл 2.4.png

0.0188

10.932

0.2055

Полные деформации просадки

0.6562


При расчёте данной задачи без учёта влияния просадочного грунта (рис. 5, а), можно увидеть, что деформации равны S = 0.086 м, а коэффициент постели С1 = 935.244 т/м2.

Исходя из этих данных, мы можем посчитать полные деформации основания, с учётом особенностей просадочных грунтов:

Ф-ла 2.7.png

(7)

Следовательно, коэффициент постели С1 будет рассчитан по формуле (метод 2, модель Винклера):

Ф-ла 2.8.png

(8)


Рис. 5. Сравнение результатов расчёта основания:
а) без учёта просадочного грунта;
б) с учётом особенностей просадочного грунта.

Рис. 5. Сравнение результатов расчёта основания: а) без учёта просадочного грунта

Рис. 5. Сравнение результатов расчёта основания: б) с учётом особенностей просадочного грунта

а)

б)

Пример определения деформаций просадочных грунтов


Заметили ошибку? Выделите ее и нажмите Ctrl+Enter, чтобы сообщить нам.

  • 9
  • 2.8K
Поделиться публикацией:

Ольга Башинская

Кандидат технических наук - специальность "Строительные конструкции, здания и сооружения". Инженер-программист компании «ЛИРА САПР». Разработка программных комплексов.

Другие публикации этого автора


Комментарии

Написать