РАСЧЕТ ОСАДКИ ФУНДАМЕНТА. Методические указания по курсовому проектированию по дисциплине Основания и фундаменты
 Скачать 1.34 Mb.
|
|
3 Расчет осадки фундамента во времени 3.1 Теоретические положения Для расчета затухания осадок фундаментов во времени можно воспользоваться методом эквивалентного слоя профессора Н.А. Цытовича. В этом случае осадка слоистого основания определяется приближенно из выражения S = hэ*αo*Po , (3.1) где hэ – мощность эквивалентного слоя, м, определяемая из выражения hэ = Aw * B , (3.2) где hэ – коэффициент эквивалентного слоя, м, зависящий от коэффициента Пуассона  ,формы подошвы и жесткости фундамента, определяется по таблице 3.1;B - ширина подошвы фундамента, м ;  о - средний коэффициент относительной сжимаемости грунта,Рo - дополнительное (уплотняющее) давление по подошве фундамента, кПа. В расчетной схеме сжимаемую толщу грунта, которая оказывает влияние на осадку фундамента, принимают равной двум мощностям эквивалентного слоя H = 2 hэ ,а распределение дополнительных давлений – по закону треугольника (рисунок 3.1). Коэффициент относительной сжимаемости в пределах эквивалентного слоя определяется осредненно по формуле  , (3.3)где n – число слоев грунта в пределах активной зоны; hi – мощность i -го слоя грунта, м ; 19
Т а б л и ц а 3.1 – Значение коэффициента эквивалентного слоя П р и м е ч а н и е – Awo – для центра тяжести гибкого фундамента; Awm – для средней осадки гибкого; Awconst – для осадки жесткого фундамента 20 21  oi – коэффициент относительной сжимаемости i - го слоя, кПа-1;Zi – расстояние от нижней точки эквивалентной треугольной эпюры до середины i - го слоя, м. Метод эквивалентного слоя дает возможность прогнозировать затухание осадки во времени на основе теория фильтрационной консолидации. По фильтрационной теории консолидации осадка полностью водонасыщенных грунтов за время t определяется по формуле St = U·S , где U – степень уплотнения (степень консолидации); S – величина конечной (стабилизированной) осадки, см, определяемой по формуле (3.1). Значение U изменяется от 0 до I и определяется из решения дифференциальных уравнений в зависимости от схемы распределения давлений в уплотняющемся слое. Так, для равномерно распределенных давлений U =  (3.5)где e – основание натуральных логарифмов; N – коэффициент, зависящий от физических свойств грунта, условий консолидации и времени  (3.6)где t – время уплотнения от начала загружения, года ; h – путь фильтрации воды, м ; Cv – коэффициент консолидации, м2/год, равный Cv = Kф / (  o w), (3.7)где Kф – средний коэффициент фильтрация грунта, м/год; o– средний коэффициент относительной сжимаемости грунта, кПа-1 :w – удельный вес воды, кН/м.При слоистом напластовании грунтов ниже подошвы фундамента производят замену слоистого напластования условным однородным грунтом, обладающим средними характеристиками. Средний коэффициент относительной сжимаемости определяется по формуле (3.3), а средний коэффициент фильтрации грунта по формуле (3.8): 21 Kф =  , (3.8)где H – мощность активной зоны грунта, м; hi – толщина i - го слоя грунта, м , находящегося в пределах активной зоны ; Ki – коэффициент фильтрации i -го слоя грунта в пределах активной зоны , м/год. Возможны три основных случая распределения давлений в уплотняющемся слое: – случай 0 – прямоугольная эпюра давлений; – случай I – треугольная эпюра с вершиной вверху (при уплотнении от собственного веса); – случаи 2 – треугольная эпюра с вершиной внизу (при местной нагрузке). Для упрощения расчетов значения N в зависимости от U для различных случаев приводятся в таблице 3.2 Выбор расчетной схемы уплотняющих давлений зависит от условий выхода воды при фильтрации в процессе уплотнения грунта. Различают следующие схемы: Схема а. Если водопроницаемость грунтов с глубиной уменьшается, т.е. Kф1 > Kф2 > ... >Kф , то расчет ведется по случаю 2 (см. таблица 3.2) и путь фильтрации воды принимается равным сжимаемой толще h =H , а направление фильтрации - вверх (см. рисунок 3.1). Схема б. Если в пределах сжимаемой толщи залегают слои хорошо фильтрующего грунта, а наименьшей водопроницаемостью обладает средний слой, т.е. Kф1 > Kф2 < Kф3, считают, что вода отжимается вверх и вниз и расчет ведут по случаю O (см. таблица 3.2). Принимаем путь фильтрации воды, равным половине мощности сжимаемой толщи h =0,5H (см. таблица 3.2). Схема в. Если основание сложено песчаными и глинистым грунтами, то затуханием осадки песчаных грунтов пренебрегают. За расчетную толщину слабо проницаемого (глинистого) слоя при определении среднего коэффициента фильтрации принимается hi. Расчет ведется по случаю O (см. табл. 3.2), принимая путь движения воды h = hi / 2 , где hi – мощность глинистого слоя, т.е. как при двухсторонней фильтрации. Приведенные формулы и таблицы дают возможность определить осадку слоя грунта как функцию времени. Конечной целью вычисления является построение кривой затухания осадки по ряду ее точек во времени. 22 Расчет удобно вести в табличной форме в следующем порядке. Определяют средние характеристики слоистого напластования грунтов. Далее устанавливают вид уплотняющих давлений и условия фильтрации воды. Вычисляют коэффициент консолидации и параметр времени T:  , (3.9)где h – путь фильтрации воды, м; Сv – коэффициент консолидации, м2/год. Далее, задаваясь значениями U , вычисляют St , по таблице 3.2 определяют коэффициент N и вычисляют время t = T·N. Строят график затухания осадки во времени. Т а б л и ц а 3.2 – Значения коэффициента N
23 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
