Классификация зданий и сооружений по их чувствительности к осадкам

1. Абсолютно жесткие сооружения -ж/б элеваторы, мостовые опоры, доменные печи, домовые трубы, ж/б башни и др. соор-я башенного типа из монолитного ж/б. Они при деформациях дают осадку, как единый массив, причем поверхность основания в границах подошвы соор-я остается плоской. Для этой группы сооружений опасен крен.; 2. Относительно жесткие здания или здания конечной жесткости – это кирпичные, блочные и панельные здания, сооружения с рамными и неразрезными ж/б конструкциями. В них при неравномерных осадках возникают дополнит. напряжения, которые должны быть учтены при их расчете. В этом случае неравномерные осадки могут и не возникать,т.к. каркас помогает работе фундамента. В случае если неравномерные осадки слишком велики каркас может деформироваться, в конструкциях возможны появление трещин и их разрушение.; 3. Гибкие сооружения- они, передавая нагрузки на основание, следуют за осадкой так, что дополнительные усилия в конструкциях не возникают. Это здание с металлическими каркасами и статически определимые системы. Здесь неравном. осадки не вызывают дополн. напр. в констр., но и каркас не помогает работе ф-та. Поэтому неравном. осадки вероятны и могут привести к эксплуат. непригодности здания.

Теоретические предпосылки расчета осадок.

СНиП 2.02.01-83* предусматривает 2 теорит.схемы грунтового основания:

1-однородное изотропное упругое полупространство; 2- однородный изотропный упругий слой конечной толщины.(Рисунок).

Деформация основания (единичного объма) по 1-ой схеме по вертик. оси z определяется следующим выражением:Ez=1/Eo(Gz-Mo*(Gx+Gy), где

Mo- коэффициент Пуассона. Для определения осадок всего упругого полупространства это выражение необходимо проинтегрировать: интеграл=интеграл Ez*dz=1/Eoинтеграл(от8до0)Gz-Vo(Gx+Gy). Выражение под интегралом сложное. Для его упрощения СНиП предлагает некоторые допущения:1принимается, что грунт под фундаментов работает при невозможности бокового расширения. Тогда деформации по осям х и y =0. Это дает возможность выразить напряжение по осям х и y через Gz.; Ex=Ey=0; Gx=Gy = Mo/1-Mo Gz; Ez=1/Eo(1-2Mo2/1-Mo)Gz; Ez=сигма *Gz*1/Eo ; интеграл=сигма/Eo интегралGz*dz; 2 для численного решения Интеглал условно ограничивается глубина сжимаемой толщи (т.е. глубина, в пределах которой основание сжимается). Принимается, что в каждом слое или участке, на которой мы азбиваем эпюру напряжение Gz*Eo*u*Mo=const;3 вертикальное напряжение Gz в каждом слое принимается средним между верхним и нижним напряжениями.

22 Алгоритм расчета осадки методом послойного суммирования по схеме упруго полупространства(Рисунок1)

NL- отметка природного рельефа;DL – отметка планировки;

FL – отметка подошвы фундамента;WL – УПВ;BC – граница сжим. Толщи;

d1 – глубина заложения подошвы фундамента от DL; dh - глубина заложения подошвы фундамента от NL; b – ширина подошвы ф-та; p – среднее давление под подошвой фундамента; p0 – дополнительное давление под подошвой ф-та на основание; Gzg - напряжение от собственного веса грунта;Gzg,o - на уровне подошвы фундамента;Gzg,z- на глубине z;Gzg- бытовое давление;Gzp - верт. нормальное дополнит. напряжение от внешней нагрузки;Gzp,o - на уровне подошвы фундамента;Gzp,z- на глубине z от подошвы фундамента;Hc - глубина сжимаемой толщи.

Алгоритм расчета 1.грунтовая толща, начиная от подошвы фундамента, разбивается на расчетные элементарные слои толщиной hi=<0,4b;S=сигма/Eo интеграл Gzdz(Рисунок2);2.определяем напряжения от собственного веса грунта (бытовые давления на разл. глубинх) и строим эп.Gzg :Gxg=сумма(от n до i=1)гамаi*hi ; 3.определяем дополнительное вертикальное нормальное напряжение на различных глубинах и строим эпюры Gzp: Gzp=a(p-Gzp,o)=>Gzp=a*po; p-Gzp,o=po=>a- коэффициент, учитывающий изменение по глубине дополнит. напряжение. Его величина определяется по таблице 1 приложения 2 СНиП.

N=епселон*b; епселон=2z/b - выходные параметры таблицы, z – глубина слоя в м, l и b размеры фундамента.;4.определяется граница сжимаемой толщи пересечением эпюр Gzp=0.2Gzg. Если граница сжимаемой толщи оказалась в слое грунта, у которого с Eo<5МПа(50кг/см2), процедура повторяется, т.е. граница сжимаемой толщи определяется точкой пересечения эпюр Gzp и 0.1Gzp*(Gzp=0.1Gzp; 5.определяется осадка грунтового основания как cума осадок всех элементарных слоев, входящих в границу сжимаемой толщи: S=сума(от n до i=1)Si=сигма*Gzpi*hi/Ei ; где Gzpi- среднее значение дополнительного вертикального нормального напряжения в i-ом слое грунта, определяемое следующим образом: Gzpi=Gzpiверх+Gzpнижн/2;hi - толщина i-го слоя;Ei - модуль деформации i-го слоя;h – число элементарных слоев, входящих в границу сжимаемой толщи.

Оценка расчетных деформации

Основное условие по деформациям (осадка): S<Su - предельно допустимая осадка для данного здания. Величины пред. осадок приводятся в приложении 4 СНиП. Под пред. осадками могут пониматься показатели деформации любого вида, например. для бескаркасных многоэтажных панелей зданий предел осадка допускается 10 см, а относительный прогиб 0,00007.

В СНиПе указаны практические случай, когда не нужно производить расчет по деформация, например одноэтажное здание, краны неб. Q, основания в виде крупнообломочного грунта с глин. заполнителем до 30%. Проверка прочности слабого подстилающего слоя

Расчет осадки методом послойного суммрования будет правомерен, если на каждый слой грунта действует Р, не превышающая расчетного сопротивления для этого слоя. При этом наличие в пределах сжимаемой толщи основания на глубине z от подошвы фундамента слоя грунта < прочности,чем прочность грунта вышележащих слоев, требуется проверка прочности слабого слоя. Расчетная схема (Рисунок)Алгоритм расчета

1. Определяем S подошвы условного фундамента из грунта на глубине d1+z. В усл.=b*z; Aусл=Az=N2/a*po; 2. По Az=>bz=под корнем Az+a2-a где a=l-b/2; 3. По полученной ширине bz и характером грунта слабого слоя по формуле 7 СНиП определяют расчетное сопротивеление грунта на глубине z от подошвы фундамента:Rz=гама с1*гама с2/k(….bz….);4. Полученная величина Rz сравнивается с фактическим давлением наэ той глубине:Rz>Gzp+Gzg где Gzg и Gzp - верт. напряжение в грунте на глубине z от подошвы фундамента соот-но дополнительного от внешней нагрузки и от собственного веса грунта; 5. Если условие не выполняется, нужно проектировать др. вариант фундамента, увел-я его площадь, т.к. слабый слой при 1-ом варианте деформируется на большую величину, чем предусмотрено расчетом по методу послойного суммирования.