Расчет осадки фундамента во времени

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 = h_э*α _o*P_o, (3.1)

где h_э – мощность эквивалентного слоя, м, определяемая из выражения

h_э = A_{w *} B, (3.2)

где h_э – 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,

Р_o - 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 h_э, 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;

h_i – мощность i -го слоя грунта, м;

Т а б л и ц а 3.1 – Значение коэффициента эквивалентного слоя

П р и м е ч а н и е – A_wo – для центра тяжести гибкого фундамента;

A_wm – для средней осадки гибкого; A_wconst – 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}

S_t = 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;

C_v – коэффициент консолидации, м²/год, равный

C_v = K_ф / ( _{o w), (3.7)}

где K_ф – 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

^K_ф ⁼ , (3.8)

где H – мощность активной зоны грунта, м;

hi – толщина i - го слоя грунта, м, находящегося в пределах активной зоны;

K_i – 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. K_ф1 > K_ф2 > ... > K_ф , 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;

С_v – коэффициент консолидации, м²/год.

Далее, задаваясь значениями U, вычисляют S_t, 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

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: