Depletion of foundations

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 p_ср 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
YII,mt - the average gravity of the soils on the thickness dn
Yексп - the specific gravity of the soil during operation
*Ee,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;
γmt – 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 σzg,0' до початку будівництва σzg,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 σzp.i, яка має вигляд, показаний на рис. 1. Ординати епюри визначаються по межах шарів ґрунту, на які розбита стислива товща, за формулою
σz,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 σzp.i, від підошви фундаменту.
5. Будують епюру вертикальних напружень від власної ваги ґрунту по глибині основи σzg,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 γw – питома вага води (10 кН/м3).
При визначенні σzg 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, σzy,i по глибині основи (див. рис. 1).
Вертикальне напруження σzy,i на межі шару, розташованого на глибині Z від підошви фундаменту, визначається за формулою
σzy,i = αк σzg0', (5)
де αк – 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 σzp, σzg σzy 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 σzp ≤ 0,1 σzg.
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;
σzp,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;
σzy,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".