4. Определение осадки основания и крена фундамента

Расчет осадки фундамента производится методом послойного суммирования согласно СП 22.13330 [3], который позволяет учесть неоднородность основания, выражающуюся в изменении модуля деформации грунта по глубине основания. Суть метода заключается в том, что для горизонтальных площадок, лежащих на вертикальной оси, проходящей через центр подошвы фундамента, вычисляют природное давление от веса грунта _пр и давление от веса сооружения _z (рис. 1).

На осадку фундамента влияет толща грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента, определённой мощности h_сж – мощности сжатия, которая подлежит определению.

Нижняя граница сжимаемой толщи (НГСТ) находится на глубине h_сж, где дополнительные напряжения от сооружения _z составляют 50% от природного давления в основании _пр. Эту границу можно найти графически, а именно путем наложения на эпюру давления от сооружения эпюры природного давления, уменьшенную в 2 раза.

Если найденная по указанным выше условиям нижняя граница сжимаемой толщи находится в слое грунта с модулем деформации Е ≤ 7 МПа или такой слой залегает непосредственно ниже глубины h_сж, то этот слой включают в сжимаемую толщу, а за h_сж принимают глубину, где выполняется условие σ_z = 0,2 σ_пр.

Сжимаемую толщу делят на элементы, толщина которых h_i не должна превышать 0,4b, где b – ширина фундамента, принимаемая по табл. 2. Границы элементов необходимо совмещать с границами естественных слоев грунта, т.к. модули деформации грунтов различны.

Осадку фундамента определяют путем суммирования осадок по элементам слоёв (табл. 6):

(10)

где  – безразмерный коэффициент, равный 0,8; _i – среднее дополнительное вертикальное напряжение в i-ом слое грунта от веса сооружения и действующих нагрузок, кПа; h_i и E_i – соответственно толщина и модуль деформации i-го слоя грунта; n – число слоев, на которое разбита сжимаемая толща основания.

Н апряжение от давления, создаваемого сооружением, под центром подошвы фундамента на глубине z от его подошвы вычисляется по формуле

, (11)

где  – коэффициент, учитывающий затухание напряжений по глубине основания, принимается по прил. 4; р_ос – напряжение на уровне подошвы фундамента, определяют по формуле

, (12)

где Р – вертикальная нагрузка на уровне подошвы фундамента, кН (табл. 2); А=l∙b – площадь подошвы фундамента; – удельный вес грунта, лежащего выше подошвы фундамента, кН/м³; h_i – мощности слоёв, лежащих выше подошвы фундамента, м; n – количество слоёв, лежащих выше подошвы фундамента.

Природное напряжение на глубине от дневной поверхности вычисляют по формуле

, (13)

где _i и h_i – соответственно удельный вес и толщина каждого слоя грунта.

При расчете природного давления грунтов, расположенных ниже уровня подземных вод, необходимо учитывать взвешивающее действие воды. В этом случае вместо используют .

При определении природного давления на кровле слоя водонепроницаемого грунта (глина, суглинок твердый и полутвердый) необходимо учитывать дополнительное гидростатическое давление , определяемое по формуле (рис. 1):

, (14)

где – удельный вес воды, кН/м³ ( кН/м³).

После этого строят эпюры и (рис. 1) и находят НГСТ, т.е горизонт, ниже которого соблюдается условие .

Таблица 6