Explanation to the calculation
Розрахунок осідання фундаменту мілкого закладання методом пошарового підсумовування виконано відповідно до додатку "Д" ДБН В.2.1-10-2009 "Основи і фундаменти споруд. Основні положення проектування"[1].
Для того, щоб виконати розрахунок осідання фундаменту на цьому сайті, необхідно:
- обрати з випадаючого списку тип фундаменту
(окремостоячий або стрічковий);
- ввести розміри фундаменту та глибину його закладання від поверхні;
- задати параметри котловану ;
- розрахунковий
середній тиск під підошвою фундаменту pср при цьому повинен бути меншим за
розрахунковий опір ґрунту основи.
- якщо присутні ґрунтові води то розбити відповідний ґунт на два шари
(водоненасичений та водонасичений);
- обрати з випадаючого списку кількість
ІГЕ (інженерно-геологічних елементів);
- ввести товщини
h,m, питому вагу
Y11,kN/m3 та модулі деформації
E,kPa ґрунтів;
- ввести суму чисел з картинки та натиснути кнопку "розрахунок".
Notations adopted on the scheme:
DL - plot markup or slice;
NL - mark of the surface of natural relief;
FL -mark the bottom of the foundation
WL - mark of groundwater level
ВС -
d і dn - the depth of laying the foundation according to the level of planning and the surface of natural relief
Hc - compressible depth
b - width of foundation
L - Length of the side of the rectangular foundation
Вк - width of foundation pit
Y
II,mt - the average gravity of the soils on the thickness dn
Yексп - the specific gravity of the soil during operation
*E
e,i - deformation module of the soil layer
Сутність методу пошарового підсумовування:
1. Товщу ґрунтового масиву, починаючи від підошви фундаменту, розбивають на шари товщиною не більше 0,2b (b – ширина фундаменту). При цьому межа між шарами з різними модулями деформації повинна бути і межею між шарами методу. Початково ґрунтову товщу під фундаментом розбивають на шари до глибини ≈2b.
2. Визначають середній тиск під підошвою фундаменту р за формулою:
де Ne – експлуатаційне розрахункове значення навантаження на фундамент в рівні його обрізу, кН;
А – площа підошви фундаменту, м2;
γ
mt – осереднене значення питомої ваги фундаменту з ґрунтом на його уступах, приймається рівним 20 кН/м3;
d – загальна глибина закладання фундаменту, м.
3. Визначають вертикальне напруження від власної ваги ґрунту на рівні підошви фундаменту σ
zg,0' до початку будівництва
σ
zg,0' = γ'dn,
де γ' – усереднене значення питомої ваги ґрунту, розташованого вище підошви фундаменту;
dn – глибина закладання фундаменту від рівня природного рельєфу.
Усереднення характеристик ґрунту при багатошаровій основі, яка складається із шарів товщиною h1, h2,…., здійснюється за формулою:
4. Будують епюру вертикальних напружень за глибиною σ
zp.i, яка має вигляд, показаний на рис. 1. Ординати епюри визначаються по межах шарів ґрунту, на які розбита стислива товща, за формулою
σ
z,pi = αp,
де α – коефіцієнт затухання напружень з глибиною, який приймається за [1] у залежності від коефіцієнтів ς = 2Zі/b; η = l/b;
Zi – глибина розташування точки, в якій визначається σ
zp.i, від підошви фундаменту.
5. Будують епюру вертикальних напружень від власної ваги ґрунту по глибині основи σ
zg,і після зведення будівлі (див. рис. 1). Вертикальне напруження від власної ваги ґрунту на межі шару, розташованого на глибині Z від підошви фундаменту, визначається за формулою
де γі та hi – відповідно питома вага та товщина шарів ґрунту, які лежать
у межах глибини Z (у межах цієї глибини кількість шарів дорівнює m).
Питома вага ґрунтів, розташованих нижче рівня підземних вод, але вище водоупору, повинна прийматись з урахуванням виважувальної дії води (за винятком глин). Питома вага ґрунту з урахуванням виважувальної дії води визначається за формулою
де γ
w – питома вага води (10 кН/м3).
При визначенні σ
zg у водоупорному шарі належить врахувати тиск стовпа води, розташованого вище даної глибини.
6. Будують епюру вертикальних напружень від власної ваги ґрунту, знятого в котловані до рівня підошви фундаменту, σ
zy,i по глибині основи (див. рис. 1).
Вертикальне напруження σ
zy,i на межі шару, розташованого на глибині Z від підошви фундаменту, визначається за формулою
σzy,i = αк σzg0', (5)
де α
к – коефіцієнт затухання напружень з глибиною, який приймається за [1] у залежності від коефіцієнтів ς = 2Zі/Bк; η = lк/Bк;
lк та Bк – відповідно довжина і ширина котловану.
7. Визначають положення межі стисливої товщі основи. Вона приймається на глибині Zi = Нс, де виконується умова
σzp.i ≤ k σzg, (6)
де а) k = 0,2 при b < 5 м;
б) k = 0,5 при b> 20 м;
в) при 5 < b ≤ 20 м k визначають інтерполяцією.
Побудова епюр σ
zp, σ
zg σ
zy обмежується цією глибиною.
Якщо в межах глибини Нс, знайденої за вказаними вище умовами, залягає шар ґрунту з модулем деформації Е > 100 МПа, стисливу товщу допускається приймати до покрівлі цього ґрунту.
Якщо знайдена за умови (6) межа стисливої товщі знаходиться в шарі ґрунту з модулем деформації Е < 5 МПа, нижня межа цієї товщі визначається згідно з умовою σ
zp ≤ 0,1 σ
zg.
8. Визначають осідання кожного із шарів, на які розбита товща ґрунтового масиву в межах глибини Нс. Осідання і-того шару
де β – безрозмірний коефіцієнт, який дорівнює 0,8;
σ
zp,ісер. – середнє значення вертикального напруження від зовнішнього навантаження в і-тому шарі ґрунту, яке дорівнює півсумі вказаних напружень на верхній Zi-1 та нижній Zi межах шару
hi – товщина і-того шару ґрунту;
Еі - модуль деформації цього шару за гілкою первинного навантаження;
σ
zy,ісер. – середнє значення вертикального напруження від власної ваги ґрунту, вийнятого з котловану, в і-тому шарі ґрунту, яке дорівнює півсумі вказаних напружень на верхній Zi-1 та нижній Zi межах шару
Ее,і - модуль деформації і-го шару ґрунту за гілкою вторинного навантаження (модуль пружності).
Еі та Ее,і визначаються в межах діючих навантажень від власної ваги ґрунту і будівлі. При відсутності даних випробувань модуль деформації Ее,і для споруд рівнів відповідальності СС1, СС2 допускається приймати Ее,і = 5 Еі.
9. Визначають повне осідання основи додаванням осідань окремих шарів
де n – кількість шарів, на які розбита стислива товща основи (в межах Нс).
10. При розрахунках осідань фундаментів, що зводять у котлованах глибиною менше ніж 5 м, допускається у формулі (7) не враховувати другу складову.
11. Одержане значення розрахункового осідання основи порівнюють з гранично допустимим значенням осідання Su, яке визначається за [1].
Якщо гранична нерівність S ≤ Su виконується, то розрахунок можемо вважати закінченим, у іншому випадку необхідно збільшити розміри підошви фундаменту та повторити розрахунок осідання.
References
1. ДБН В.2.1-10-2009 "Основи і фундаменти споруд. Основні положення проектування".