Зависит ли осадка фундаментов от их формы

Осадка здания

Осадка здания — это смещение здания, вызванное сжатием грунта в основании. Сжатие грунта, расположенного под зданием, нормальный процесс. Важно, чтобы осадка здания проходила равномерно по всему основанию. Для этого необходимо еще на стадии проектирования учесть множество факторов.

Глубина осадки здания зависит в первую очередь от состава грунта. Наиболее прочными являются скальные грунты, состоящие из крупных монолитов. Следующими по прочности являются дисперсные грунты, состоящие из минеральных зерен различного размера. Такие грунты называют еще несвязными, так как они не задерживают влагу между частицами.

Если в грунте присутствует глина, которая может поглощать влагу, он относится к связным грунтам. Влага делает связный грунт пластичным и подвижным, а в зимнее время при промерзании грунта возможно вспучивание. Особенно опасно, когда увлажняется отдельный участок в основании здания, поэтому на таких грунтах необходимо тщательно анализировать потоки грунтовых вод, а также состояние канализационных труб, проходящих вблизи здания.

Еще один фактор, который может привести к неравномерной осадке здания – особенности его конструкции. Например, внешние стены могут иметь арочные проемы, снижающие их вес, а глухие торцевые стены гораздо тяжелее. Это приводит к неравномерным нагрузкам на фундамент отдельных частей здания. Наиболее тяжелый случай, когда арочный проем расположен близко к торцевой стене. Существуют здания (например, элеваторы), которые неравномерно нагружают фундамент в процессе эксплуатации.

Сроки строительства также могут повлиять на процесс осадки здания, если его отдельные части возводятся в разное время. Решением проблемы в таких случаях является использование более легких материалов для более поздних фрагментов здания. Это могут быть кирпичные или деревянные вставки между частями здания, выполненными из железобетонных плит.

Частично осадка здания происходит во время строительства. В зависимости от типа грунта в ходе строительных работ осадка составляет от 25 до 70% от окончательного уровня. На этом этапе необходим постоянный контроль процесса осадки, чтобы вовремя выявить неравномерность и ликвидировать ее. В ходе дальнейшей эксплуатации контроль также необходим, так как даже небольшие перекосы могут привести к большим деформациям. По статистике убытки, вызванные осадкой зданий, исчисляются миллионами долларов в год.

Как правило, в результате неравномерной осадки здания возникают трещины в фундаменте и на поверхности стен. По их расположению и внешнему виду можно судить о том, в какой точке фундамента возникла деформация. Следует помнить, что трещины – конечный результат развития деформации фундамента, а их ликвидация – дорогой и трудоемкий процесс. Поэтому особую важность имеет качественное обследование площадки под застройку и проектирование всех частей здания.

Даже после того, как достигнута стабилизация, и смещение фундамента здания не наблюдается, периодически проводятся плановые проверки. Это дорогостоящее обследование фундамента и стен здания, однако проводить его необходимо, так как раннее выявление проблемных участков может снизить затраты на устранение неравномерности осадки. На состояние здания могут влиять вибрации от проходящего мимо транспорта или строительства. Наличие близкорасположенных зданий также меняет распределение напряжений в грунте и может привести к сдвигам и деформациям.

Выделяется группа зданий и сооружений, для которых мониторинг состояния проводится чаще. Это здания, построенные более 50 лет назад и имеющие историческую ценность, а также стратегически важные промышленные здания (например, электростанции).

2004 Лаборатория ГЕОДАН

Осадка фундамента

Режим предназначен для расчета основания по деформациям прямоугольных в плане столбчатых и ленточных фундаментов, а также жестких плит. Определяются величины средней осадки, просадки, проверяется соответствие давления в уровне подошвы фундамента и кровли всех слоев грунтов расчетному сопротивлению грунтов. Если давление в уровне подошвы фундамента превышает расчетное, осадка определяется за пределом линейной зависимости между напряжениями и деформациями в грунте согласно п. 2.226 Пособия по проектированию оснований зданий и сооружений (к СНиП 2.02.01-83), а также СП 50-101-2004.

При определении осадки расчетная схема основания выбирается в виде линейно-деформируемого полупространства или слоя конечной толщины. Просадочные грунты могут быть первого либо второго типа. Расчеты основания по деформациям выполняются с учетом давления от соседних фундаментов, полезных нагрузок на пол здания, наличия подвала, грунтовых вод и водоупоров. Предполагается, что подошвы рассматриваемого и соседних фундаментов расположены на одной отметке и бытовое давление у них на этой отметке одинаковое, но различны нагрузки и размеры подошв.

При расчете всегда используется рекомендуемое нормами среднее взвешенное значение удельных весов тела фундамента, грунта и пола, расположенных над подошвой фундамента, равное 2 T/м 3 .

В результате работы программы определяются величины деформаций и вырабатывается признак, указывающий, удовлетворяются ли условия расчета основания по деформациям.

Алгоритм выполнения расчета. Версия – СНиП 2.02.01-83*

Программа разработана на основании пп. 2.40; 2.41; 2.48 и Приложения 2 СНиП 2.02.01-83* и соответствующих пунктов Пособия по проектированию оснований зданий и сооружений (к СНиП 2.02.01-83). В программе автоматически выбирается расчетная схема основания — в виде линейно-деформируемого полупространства или слоя конечной толщины. Для этого первоначально выполняется расчет по схеме работы основания в виде линейно-деформируемого полупространства с определением величин деформаций и глубины сжимаемой толщи. Переход на схему слоя конечной толщины осуществляется в двух случаях:

• в пределах сжимаемой толщи встретится слой с Е > 10000 тс/м 2 , и его толщина будет удовлетворять условию 32(6) «Пособия по проектированию оснований зданий и сооружений»;
• оба размера сторон подошвы превышают величину 10.0 м.

Определяется расчетная толщина линейно-деформируемого слоя (п.2.220 «Пособия . «), после чего в ее границах анализируются модули деформации. Переход на схему упругого слоя в этом случае осуществляется, если в пределах расчетной толщины этого слоя суммарная толщина слоев с модулем деформации Е < 1000 тс/м 2 не превышает 20%. Расчетная величина упругого слоя увеличивается на толщину слоя с модулем деформации Е < 1000 тс/м 2 , если этот слой расположен ниже уровня низа упругого слоя, и его толщина не превышает 5.0 м.

При большей толщине такого слоя расчет выполняется по схеме упругого полупространства. При определении деформации фундамента учитывается влияние соседних фундаментов. Дополнительные давления от соседних фундаментов определяются по методу угловых точек в соответствии с п.3 приложения 2 СНиП 2.02.01-83*. Предполагается, что подошвы рассматриваемого и влияющих фундаментов расположены на одной отметке, и бытовое давление у них на этой отметке одинаковое, но различны нагрузки и размеры подошв.

Аналогично соседним фундаментам определяются дополнительные давления от влияния полезных нагрузок на пол первого этажа здания, но учитывается их истинный уровень приложения. Давление от нагрузок с увеличением глубины затухает, а давление от насыпного слоя на любой глубине равно весу столба площадью 1 м 2 этого слоя, так как считается, что насыпной слой находится на значительной площади. Большое влияние на величину осадки может оказать наличие полезной нагрузки на пол здания, если она находится на значительной площади. Напряжение от собственного веса грунта (бытовое давление) на отметке подошвы фундамента определяется как при планировке срезкой (уровень планировки H нужно задать меньше уровня естественного рельефа H_z ) так и при планировке подсыпкой (уровень планировки H нужно задать больше уровня естественного рельефа H_z ).

Согласно СНиП 2.02.01-83* глубина сжимаемой толщи при расчете осадки определяется до уровня, в котором бытовое давление в пять раз превосходит дополнительное. Однако, если ниже этого уровня слой грунта имеет модуль деформации Е < 500 тс/м 2 , то этот слой включается в границу сжимаемой толщи. При большой толщине такого слоя граница сжимаемой толщи определяется до уровня, в котором бытовое давление в десять раз больше дополнительного.

Точность определения глубины сжимаемой толщи – до 1 мм, при этом нижний заданный слой считается большой толщины. На уровне кровли всех заданных слоев грунта, за исключением уровня подошвы фундамента, проверяется прочность грунтов в соответствии с п. 2.48 СНиП 2.02.01-83*. Просадка основания считается в пределах заданной просадочной толщи. При первом типе просадочности величина просадки определяется только от нагрузок на основание и для всех заданных слоев грунта; при втором типе — от нагрузок на основание и собственного веса грунта до уровня, в котором бытовое давление равно начальному просадочному давлению, при этом нижней границей служит заданный уровень.

При определении коэффициента просадочности используется величина начального просадочного давления слоев грунта. При втором типе просадочности коэффициент просадочности принимается равным 1.

Для определения расчетного сопротивления основания значения φ_II, с_II и γ_II принимаются средневзвешенными для слоя грунта толщиной z ниже подошвы фундамента: z = b/2 при b

Алгоритм выполнения расчета. Версия – СП 50-101-2004

При разработке программы использованы п.5.5.7; 5.5.8; 5.5.10; 5.5.11; 5.5.25; 5.5.31; 5.5.32; 5.5.33; 5.5.35; 5.5.36; 5.5.37; 5.5.38; 5.5.39; 5.5.40; 5.5.41; 6.1.11; 6.1.13; 6.1.15; 6.1.17; 6.1.18.

В отличие от СНиП 2.02.01-83* расчетная схема основания в любом случае принята в виде линейно-деформируемого полупространства. Поэтому для фундаментов с размерами в плане b>10,0 м при определении давлений учитывается уменьшение давления за счет вычитания бытового давления так же, как для фундаментов с небольшими размерами подошвы. Принято, что размеры котлована могут быть достаточно большими.

Согласно п.5.5.41 нижняя граница сжимаемой толщи основания принимается до уровня, в котором бытовое давление в пять раз превосходит дополнительное при ширине фундамента меньше или равной 5 м (k = 0,2), в два раза — при ширине больше 20 м (k=0,5). В интервале ширины фундамента больше 5 и до 20 метров значение k определяют интерполяцией.

При этом глубина сжимаемой толщи принимается не меньше b/2 при b ≤ 10,0 м и (4+0,1b) при b>10,0 м.

Согласно п.5.5.11 для определения расчетного сопротивления основания значения φ_II, с_II и γ_II принимаются средневзвешенными для слоя грунта толщиной z ниже подошвы фундамента: z= b/2 при b

Основное отличие расчета осадки по СП 22.13330 и ДБН В.2.1-10-2009 от описанных выше методик состоит в учете влияния порового давления.

Подготовка данных

Исходные данные для расчета задаются в многостраничном диалоговом окне Осадка фундамента , которое включает следующие страницы:

Общие данные — задаются характеристики рассматриваемого и соседних фундаментов и нормальная сила N (приложенная на обрезе фундамента) для рассматриваемого и соседних фундаментов. Введенная информация может быть проконтролирована кнопками Предварительный просмотр .

Нагрузки на пол — на этой странице назначаются нагрузки, которые описываются в виде прямоугольных областей. Для каждой области следует задать координаты привязки центра, размеры сторон прямоугольника и значение распределенной нагрузки.

Грунты — задаются расчетные характеристики грунтов ниже подошвы фундамента для расчета по деформациям, а также дополнительные характеристики по просадке, набор которых зависит от типа просадочности В частности, при первом типе просадочности количество суммарных (от внешних нагрузок и собственного веса грунта) давлений Р задается от двух до пяти, а при втором — от трех до пяти. Кроме того, при втором типе просадочности в качестве первого значения относительной просадочности грунта ( ɛ ₁ ) должна обязательно задаваться величина относительной просадочности при бытовом давлении.

Отметим, что для водонасыщенных грунтов следует задать удельный вес частиц грунта, в противном случае — удельный вес грунта.

Согласно СП 22.13330 следует учитывать поровое давление грунтовых вод. Если слой грунта находится в водонасыщенном состоянии и удовлетворяет требованиям п. 5.6.40 СП 22.13330.2011, пользователь может взвести маркер в столбце «Учитывать поровое давление». При этом при расчете вертикального эффективного напряжения от собственного веса грунта будет учтено поровое давление на границе слоя. При расчетах по СП 22.13330.2016 поровое давление учитывается всегда.

Величина порового давления вычисляется на основании рекомендаций п. Б.1.2 СП 23.13330.2011.

При расчетах по СП 22.13330.2011 использовать маркер «Учитывать поровое давление» не рекомендуется, поскольку формулировки норм требуют использовать удельный вес водонасыщенных грунтов с учетом взвешивающего действия воды. Учет еще и порового давления приводит к двойному учету взвешивающего действия воды. Эти ошибочные формулировки были исправлены только в СП 22.13330.2016.

Введенная на указанных страницах информация может быть проконтролирована кнопками Предварительный просмотр аналогично режиму расчета крена фундамента.

Результаты расчета

Расчет выполняется после нажатия кнопки Вычислить . Результаты расчета в установленных в настройках единицах выдаются в табличном виде на странице Результаты и включают следующие величины:

• расчетное сопротивление грунта в уровне подошвы фундамента;
• среднее давление от нагрузок (включая вес тела фундамента, грунта и пола) в уровне подошвы фундамента;
• осадка основания;
• просадка от нагрузки;
• просадка от веса грунта;
• сумма осадки и просадки;
• глубина сжимаемой осадочной толщи;
• коэффициент постел и Винклера.

Кроме того, выдаются сообщения, указывающие вид расчетной схемы основания, использованной для определения совместной деформации основания и сооружения — линейно деформируемого полупространства или линейно деформируемого слоя, а также характеризующие полученные результаты по различным факторам, например, «Проверка для уровня подошвы удовлетворена (не удовлетворена)», «Условия по деформациям удовлетворены», «Осадка больше допустимой», «Условие по слабому слою не удовлетворено», «Сумма осадки и просадки больше допустимой».

Дополнительно выводятся данные по слоям грунта в пределах толщины сжимаемой толщи (максимальное количество слоев 20). При схеме основания в виде упругого полупространства для каждого слоя выдается:

• толщина слоя;
• давление от нагрузки в средней точке слоя;
• бытовое давление в средней точке слоя;
• расчетное давление в уровне кровли разнородных слоев грунта;
• осадка;
• просадка.

При схеме основания в виде слоя конечной толщины:

• толщина слоя;
• давление от полезной нагрузки и соседних фундаментов в уровне кровли слоя;
• расчетное давление в уровне кровли разнородных слоев грунта;
• осадка;
• просадка.

По результатам расчета формируется отчет (кнопка Отчет ).

Влияние формы фундамента на осадку здания Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

ГРУНТ / ФУНДАМЕНТ / ЗАЛОЖЕНИЕ / ПОСАДКА / ОСОБЕННОСТИ / СВОЙСТВА / ТИПЫ / НАВОДНЕНИЕ / ТРАМБОВКА / УСАДКА / КРЕПЛЕНИЕ / СВАИ / SOIL / FOUNDATION / LAYING / PLANTING / FEATURES / PROPERTIES / TYPES / FLOODING / RAMMING / SHRINKAGE / FASTENING / PILES

Аннотация научной статьи по строительству и архитектуре, автор научной работы — Ковалевский Д.А., Терещенко И.Ю.

Каждое строение нуждается в фундаменте и подвергается со временем проседанию в зависимости от грунта . Необходимо правильно рассчитывать осадку в соответствии с грунтом . Если не так произвести расчет, то это грозит неравномерной просадкой. Вследствие этого появляется угроза разрушения здания, появления трещин и тому подобного. В статье рассмотрено влияние формы фундамента на осадку здания, где в данном направлении был предложен вид свайного фундамента , так как именно данный вид фундамента является наиболее подходящим для строительства домов в самых неблагоприятных условиях.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по строительству и архитектуре , автор научной работы — Ковалевский Д.А., Терещенко И.Ю.

Применение комплексной технологии устройства фундаментов на просадочных грунтах при строительстве многоэтажного жилого дома в Ростове-на-Дону

Из опыта устройства фундаментов в слабых грунтах

Напряженно-деформированное состояние основания свайных фундаментов на лёссовых просадочных грунтах при замачивании просадочной толщи снизу вверх (подтопление территории)

Особенности возведения зданий и сооружений на лессовых основаниях в Молдавии

Несущая способность и осадки буронабивных свай для высотного строительства на глинистых грунтах с учетом нового существа разрушения их оснований

i Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Deformations of adjacent buildings

Each structure needs a Foundation and is subject to subsidence over time depending on the soil . It is necessary to correctly calculate the draft in accordance with the soil . If you do not make the calculation, it threatens uneven drawdown. As a result, there is a threat of destruction of the building, the appearance of cracks and the like. The article considers the influence of the shape of the Foundation on the draft of the building, where in this direction the type of pile Foundation was proposed, since this type of Foundation is more suitable for the construction of houses in the most adverse conditions.

Текст научной работы на тему «Влияние формы фундамента на осадку здания»

Влияние формы фундамента на осадку здания Deformations of adjacent buildings

Ковалевский Д.А., Терещенко И.Ю.,

Московский Строительный Государственный Университет Kovalevsky D. A., Tereshchenko I. Yu.,

Moscow State University Of Civil Engineering Аннотация. Каждое строение нуждается в фундаменте и подвергается со временем проседанию в зависимости от грунта. Необходимо правильно рассчитывать осадку в соответствии с грунтом. Если не так произвести расчет, то это грозит неравномерной просадкой. Вследствие этого появляется угроза разрушения здания, появления трещин и тому подобного. В статье рассмотрено влияние формы фундамента на осадку здания, где в данном направлении был предложен вид свайного фундамента, так как именно данный вид фундамента является наиболее подходящим для строительства домов в самых неблагоприятных условиях.

Summary. Each structure needs a Foundation and is subject to subsidence over time depending on the soil. It is necessary to correctly calculate the draft in accordance with the soil. If you do not make the calculation, it threatens uneven drawdown. As a result, there is a threat of destruction of the building, the appearance of cracks and the like. The article considers the influence of the shape of the Foundation on the draft of the building, where in this direction the type of pile Foundation was proposed, since this type of Foundation is more suitable for the construction of houses in the most adverse conditions.

Ключевые слова: грунт, фундамент, заложение, посадка, особенности, свойства, типы, наводнение, трамбовка, усадка, крепление, сваи.

Keywords: soil, Foundation, laying, planting, features, properties, types, flooding, ramming, shrinkage, fastening, piles.

Осадка фундамента — это очень важная характеристика, которая меняется с течением времени и в зависимости от грунта [7]. Есть причины, по которым обычно случается неравномерное проседание:

— экономия на материалах для фундамента и покупка дешевых и некачественных материалов;

— дешевая и неквалифицированная рабочая сила;

— неверно произведены расчеты глубины фундамента, уровня близости грунтовых вод;

— нет дренажной системы.

Фундамент — это самая нижняя часть здания или гражданского сооружения, находящаяся в непосредственном контакте с грунтом, которая безопасно переносит нагрузки от конструкции к грунту [4]. Проектирование фундаментов данного типа происходит в следующей последовательности:

— происходит оценка инженерно — геологические условий, свойств грунта, определяется тип просадочности;

— рассматриваются варианты устранения просадочных свойств, прорезки толщи, комплекс водозащитных и конструктивных мероприятий;

— подбирается глубина заложения фундамента;

— производятся размеры фундамента;

— рассматриваются возможные варианты просадки;

— производится расчет фундамента.

Строительство фундамента может быть выполнено из бетона, стали, камней, кирпича и т.д. Правильное проектирование и строительство фундаментов обеспечивают надлежащую поверхность для развития подструктуры на должном уровне и над твердым слоем. Специально разработанный фундамент помогает избежать боковых перемещений несущего материала. Фундамент служит для полного распределения нагрузки от конструкции на большой площади основания, а затем на грунт под ним. Эта нагрузка, переносимая на грунт, должна быть в пределах допустимой несущей способности грунта.

Конструкция и конструкция фундамента выполнены таким образом, что он может выдерживать, а также передавать мертвые и наложенные нагрузки на почву. Эта передача должна осуществляться без каких-либо форм урегулирования, которые могут привести к любой форме проблем стабильности для структуры. Дифференциальных расчетов можно избежать, имея жесткое основание для фундамента [1]. Эти проблемы более выражены в областях, где накладываемые нагрузки не являются однородными по своей природе.

Основа здания или строения — это грунт. А фундамент выполняет функцию посредника, сообщая грунту сумму нагрузок. Поэтому крайне важно понимать какая почва расположена на месте возведения постройки. Изучением типов, свойств и поведения почвы при нагрузках занимается инженерная наука — механика грунтов [3]. Основным свойством поведения грунтов и является осадка.

По форме фундаменты делятся на ленточные, столбчатые, сплошные и свайные. Фундаменты не только передают нагрузку на грунт, но и сами подвергаются ряду статических и динамических силовых и несиловых воздействий [6]. И первое, с чем приходится бороться строителям, это — повышенная пучинистость почвы. Просадкой грунтов называется протекающая осадка, возникающая при изменении структуры грунта, в следствии переизбытка увлажнения. Просадочные грунты относятся к неустойчивым грунтам, которые в связи с внешними факторами меняют физико-механические свойства. Свойством просадки грунта обладают обычно лёссы и лёссовидные суглинки.

Так, под воздействием наводнения или землетрясения грунт может изменить свою структуру, что приведет к увеличению ее осадки. Данное воздействие негативно скажется на целостности и прочности [3].

Просадочные грунты делятся на два типа:

1) Здесь просадка грунта зависит от внешних факторов. Сам по себе он практически не усаживается (допустимый уровень просадки — не более 4-5 см).

2) Здесь просадка происходит под весом земли и зависит от внешних факторов. Просадка под весом составляет от 5 и более сантиметров.

Главная причина появления осадки — это уплотнение грунта основания под весом здания. Уплотнение происходит за счет сокращения свободного пространства между частицами. Процесс уплотнения называется сжатием. При неустойчивом грунте, если нужен надежный и простой фундамент, выбирают свайный или фундамент мелкого заложения. Данный вид строительной основы является наиболее подходящим в сложных условиях, и использовать его можно при строительстве следующих конструкций: домов из легких материалов, деревянных домов; например, пенобетона; небольших кирпичных построек; домов с небольшим количеством этажей; подвалов. На рисунке 1 изображена схема свайного фундамента.

Рисунок 1 — Схема свайного фундамента

Осадка свайного фундамента определяется путем расчета глубины свай в зависимости от большого количества факторов [2]. Существует два основных параметра:

— Малая несущая способность почвы под сваями.

— Количество нагрузок, которые будут возлагаться на фундамент во время эксплуатации здания, возможные климатические изменения и опасные погодные условия, влияющие на целостность жилья.

Инженеры, которые занимаются подсчетом и проектированием фундамента, внимательно изучают местность, здания и, в зависимости от ключевых факторов, производят расчет времени и масштабов осадки двумя основными методами: послойное суммирование, эквивалентный слой.

Расчет осадки — это очень важная мера при строительстве здания. Ведь фундамент — основа дома, поэтому от его целостности зависит надежность и безопасность эксплуатации. Один из способов расчета осадки свайного фундамента имеет название «послойное суммирование». Для расчета осадки свайного основания дома необходимо определить характеристики грунта, сюда входит коэффициент сжимаемости и деформация (модуль). Расчет осадки можно проводить одной сваи, нескольких или всего основания здания.

Следующий метод — это расчет осадки фундамента способом эквивалентного слоя. Он применяется, если невозможно провести боковое расширение. Главным преимуществом способа расчета осадки эквивалентного слоя является то, что можно определить коэффициент эквивалентного слоя для каждого вида грунта в отличии от метода послойного суммирования. На рисунке 2 предоставлена схема метода эквивалентного слоя.

Создание документации и произведение расчетов производится с помощью специальных компьютерных программ.

В заключения данной статьи считаю необходимым сделать вывод, что осадку фундамента лучше всего избежать, чем бороться с ней в будущем. Важно соблюдать несколько правил при строительстве основания дома.

Для решения проявления осадки здания, на которой запроектирован фундамент, существуют возможные варианты утрамбовки:

1. Необходимо уплотнить землю при помощи тяжелой трамбовки. Перед тем как проводить данные работы, нужно довести грунт до необходимой влажности. Что позволит надежно подготовить место для установки фундамента.

2. Произвести уплотнение при помощи непросадочного грунта. Данный метод является дополнением к предыдущему способу утрамбовки. Если трамбовка не дала необходимого результата, то поверх подготовленного основания насыпается подушка из непросадочного грунта.

3. Также утрамбовать основание можно при помощи серии направленных взрывов. Конечно, данные работы очень затраты и трудоёмки, в связи с чем, к данному методу прибегают редко. Что касается второго типа, то здесь речь идёт о более кардинальных способов. Так, решить проблему с утрамбовкой можно при помощи:

— крепления земли битумом, цементом и другими материалами;

— уплотнения основания при помощи грунтовых свай;

— установки основания из набивных свай.

Также хотелось бы добавить в заключение, что состав грунта — это фактор, который в первую очередь влияет на степень осадки фундамента любого строения. Если речь идет об применении свайного фундамента, то возможность возникновения осадки ничтожно мала, даже при возведении такого фундамента на дисперсных грунтах (несвязанные грунты).

Список использованной литературы

1. Байков В. Н., Сигалов Э. Е. Железобетонные конструкции. Общий курс, учебник для вузов, 5-е изд., перераб. и доп. — М.: Стройиздат, 1991.

2. Городнова Е.В. Оценка осадок кольцевых свайных фундаментов на неопределенном основании. Дисс. канд.техн.наук.- Санкт-Петербург, 2005, 148 с.

3. Далматов Б. И. Механика грунтов, основания и фундаменты. Л: Стройиздат, Ленинградское отделение, 1988.

4. Костерин Э. В. Основания и фундаменты. М: Высшая школа, 1990 г.

5. Основания и фундаменты. Учебник: Р. А. Мангушев, В. Д. Карлов, И. И. Сахаров, А. И. Осокин. М.: Изд-во АСВ, 2014. -392 с.

6. Рубцова К.Л. Проектирование и монтаж фундаментов РВС/ К.Л. Рубцова // Сборник научных статей 6-й Международной молодежной научной конференции. «Поколение будущего: взгляд молодых ученых — 2017» (Курск, 09-10 ноября 2017 г.). — Курск, 2017. -С. 228-231.

7. СП 50-102-2003 Проектирование и устройство свайных фундаментов.

1. In The Bikes. N., Sigalov E. E. reinforced Concrete structures. General course, textbook for universities, 5th ed., Rev. and DOP. — Yes.: Stroizdat, 1991.

2. Gorodnova E. V. estimation of the sediment of ring pile foundations on an uncertain basis. Diss. Cand.tech.sciences’.- St. Petersburg, 2005, 148 P.

3. Dalmatov B. I. soil Mechanics, foundations and foundations. L: Stroizdat, 1988, 1988.

4. Kosterin E. V. Bases and foundations. M: High school, 1990

5. Foundations and foundations. Textbook: R. A. Mangushev, V. D. Karlov, I. I. Sakharov, A. I. Osokin. Moscow: dia Publishing house, 2014. -392 PP.

6. To Rubtsova.L. Design and installation of foundations of RVS/ K. L. Rubtsova / / collection of scientific articles of the 6th international youth scientific conference. «Generation of the future: the view of young scientists-2017» (Kursk, 09-10 November 2017). — Kursk, 2017. — Yeah. Sentences under articles 228-231.

7. SP 50-102-2003 design and construction of pile foundations.

Конечная осадка фундамента

Как считают многие исследователи расчет осадок по методу эквивалентного слоя может применяться для фундаментов, имеющих относительно небольшую площадь подошвы (менее 50 м 2 ). Указанное обстоятельство не позволяет рекомендовать его для расчета осадок с учетом загружения соседних фундаментов и площадей, когда приходится брать разность осадки поверхности от загружения двух больших площадей. Если для больших по площади фундаментов метод эквивалентного слоя не дает достаточно точного значения осадки, то разность осадки поверхности от загружения больших площадей будет тем более далека от фактической.

Неприменимость метода эквивалентного слоя при загружении относительно больших площадей можно объяснить тем, что по этому методу учитываются деформации грунтов в пределах всего полупространства. При этом чем больше площадь загружения при данной интенсивности давления, тем относительно в большей степени отражаются деформации подстилающих слоев, залегающих ниже фактической сжимаемой толщи на величине рассчитываемой осадки. При расчете по методу эквивалентного слоя сжимаемость слоев грунта ниже сжимаемой толщи не входит в формулы, так как значение среднего приведенного коэффициента сжимаемости определяется только для толщи грунтов мощностью 2h_s.

Чаще всего подстилающие слои грунта, расположенные ниже сжимаемой толщи, обладают меньшей сжимаемостью, чем грунты верхних слоев. С глубиной сжимаемость их еще в большей степени уменьшается. Отмеченное обстоятельство не учитывается методом эквивалентного слоя. Это приводит к завышению значений осадок при больших площадях фундаментов и, особенно, к завышению осадок при учете влияния загружения соседних фундаментов. В методе суммирования вместо пространственного напряженного состояния в расчет входят лишь вертикальные напряжения с корректирующим коэффициентом 0,8, который одновременно учитывает боковые деформации грунта.

Осадки штампов и фундаментов

Осадки штампов и фундаментов развиваются главным образом за счет слоя грунта, располагающегося непосредственно под подошвой. Мощность этого слоя приблизительно равна диаметру или размеру фундамента в плане. По методу же суммирования существенное значение имеет деформация слоев грунта на глубине, которая превышает две-три ширины фундамента.

Однако это не значит, что активная зона, устанавливаемая по СНиП (исходя из 20% от собственного веса грунта), гарантирует необходимый учет деформаций от загружения соседних фундаментов. Несостоятельность автоматического отбрасывания нижней части эпюры можно доказать следующим примером. Рассмотрим влияние загружения большой плиты Б при расчете осадки небольшого фундамента А методом суммирования (рис.21).

При небольших размерах фундамента А обычно на глубине, приблизительно равной ширине подошвы напряжения p_z составят меньше 20% напряжений от собственного веса грунта. В то же время на этой глубине напряжения от загружения плиты Б почти еще не сказываются. Следовательно, по методу суммирования нет необходимости рассматривать деформации подстилающих слоев ниже укачанной глубины.

С глубиной же в данном случае напряжения возрастают. Величина этих напряжений иногда может не превосходить 20% напряжений от собственного веса грунта, но простое сопоставление площадей эпюр (рис. 21) заставляет сомневаться в том, что загружение плиты Б не отразится на величине осадки фундамента А. Необходимо добавить, что строители часто наблюдали деформации зданий и сооружений вследствие влияния загружения больших площадей соседних фундаментов при значительной мощности относительно сильно сжимаемых грунтов в основании. Если же глубину активной зоны, как и в методе суммирования, определять исходя из условия (48), то задача делается трудоемкой.

Рис.21.Эпюры напряжений при загружении фундамента А.

Кроме того, величина активной зоны по условию (48), как показали эксперименты, проведенные в полевых условиях рядом исследователей, получается завышенной. Изложенное приводит к необходимости продолжить поиски методов расчета осадок фундаментов, которые ближе соответствовали бы картине деформаций грунтов в основании на различных глубинах. При расчете по первому методу бесконечное линейно деформируемое полупространство целесообразно заменить рассмотрением деформации ограниченного слоя, а по второму необходимо разработать методику определения мощности активной зоны без вычисления напряжений по глубине основания. На основе указанных двух методов был предложен метод расчета осадок, называемый нами методом ограниченной сжимаемой толщи.

Примем, что двухслойное основание состоит из ограниченной толщи сжимаемых грунтов, называемой расчетной сжимаемой толщей (Н_р) и подстилающего условно несжимаемого слоя бесконечной мощности. Как известно, осадка под местной нагрузкой поверхности ограниченного по мощности слоя грунта может быть найдена по формуле:

где ω — коэффициент осадки, зависящий от формы площади загружения, жесткости фундамента, соотношения между толщиной сжимаемого слоя и шириной площади загружения, трения по контакту подстилающего слоя и коэффициента Пуассона μ; b — ширина подошвы фундамента; р_д — интенсивность давления, под действием которого уплотняется грунт в основании;

Поскольку для некоторых случаев загружения значения ω приводятся в таблицах, величину осадки S можно определить по методу эквивалентного слоя, то есть по формулам (56) и (63). При этом необходимо задаться мощностью сжимаемого слоя. Однако произвольный выбор такой мощности может привести к существенным ошибкам, поэтому целесообразно поставить следующую задачу:

Найти осадку фундамента, которая соответствует осадке от действия сплошной равномерно распределенной нагрузки эквивалентного слоя грунта. При этом эквивалентный слой грунта определяется не для бесконечного полупространства, и для случая местного загружения ограниченного слоя грунта, ниже которого вследствие рассеивания напряжений условно можно принять толщу грунтов практически недеформирующейся; величина ограниченного слоя грунта (расчетной сжимаемой толщи) должна находиться в зависимости от размеров фундамента и свойств грунтов основания.

Расчет осадки фундамента при однородном грунте в основании

Для расчета осадки фундамента при однородном грунте основания сделаем следующие допущения: 1) основание состоит из двух слоев грунта: верхнего однородного, равного расчетной сжимаемой толще Н_р и нижнего практически несжимаемого; 2) расчетная сжимаемая толща является функцией формы подошвы фундамента, величины нагрузки и нормативного давления на грунт основания; 3) деформации сжимаемого слоя грунта прямо пропорциональны напряжениям (грунт линейно деформируем); 4) касательные напряжения в основании сжимаемой толщи на глубине Н равны нулю (трение отсутствует). В таком случае, руководствуясь методикой вывода формул (53), (56) и (57) из выражения (70) для основания, состоящего из мощного слоя однородного грунта, получим:

где Н_э — мощность эквивалентного слоя, дающего под действием сплошной равномерно распределенной нагрузки осадку, равную осадке рассматриваемого фундамента при той же интенсивности давления, приложенной к поверхности ограниченного сжимаемого слоя толщиной Н_р; а₀ — коэффициент относительной сжимаемости грунта. Величина Н_э определяется по формуле:

где А — коэффициент, зависящий от μ и определяемый по формуле (53);ω_ж — коэффициент осадки жесткого фундамента, преимущественно зависящий от соотношения сторон подошвы (l:b) и отношения величины расчетной сжимаемой толщи к ширине подошвы (Н_р : b).Значения коэффициента А β₀ и kб, являющиеся функциями значения μ, приводятся в табл. 15.

Если известно значение расчетной сжимаемой толщи, то можно найти величину коэффициента осадки, характеризующую среднее ее значение (ω_ср) для абсолютно гибкого фундамента. При определении осадки фундаментов, обладающих жесткостью, вследствие отсутствия точного решения иногда принимают ω_ж = ω_ср. В таком случае жесткость фундамента учитывается не в полной мере. При учете жесткости фундамента, считая ее абсолютной, расчет по методу эквивалентного слоя приводит к меньшим (приблизительно на 6—8%) значениям осадки, поэтому для нахождения значения ω_ж можно ввести поправочный коэффициент k_m. Тогда

В приведенной формуле Аω_соnst и Аω_m— коэффициенты эквивалентного слоя соответственно для абсолютно жесткого фундамента и средней осадки гибкого фундамента , при бесконечно простирающемся полупространстве (см. табл. 13).

Таблица 15. Значения коэффициента А, β₀ и к_Б для формул (72), (80) и (100—104)

Грунт, не имеющий бокового расширения

Гравий и галька

Тяжелые сильно пластичные глины

твердые глины и суглинки

Для упрощения расчета в табл. 16 приводятся значения ω_ж для различных соотношений сторон подошвы фундамента и мощности сжимаемого слоя Н к ширине подошвы фундамента b. При составлении этой таблицы использованы табличные значения ω_m, ω_const и ω_ср. Величина ω_ср принимается для случая отсутствия трения сжимаемого слоя грунта по недеформирующемуся массиву. В этом случае ω_ср не зависит от коэффициента Пуассона μ.

При слое однородного грунта мощностью больше расчетной сжимаемой толщи Н_р по формулам (71), (72) можно найти осадку фундамента, если известна величина Н_р. Таким образом, задача сводится к определению величины Н_р. При отсутствии соответствующих экспериментальных данных приходится ограничиваться приближенным приемом. Рассмотрим простейший случай, когда среднее давление по подошве фундамента равно нормативному давлению, на грунт, найденному из выражения (11). Дополнительное предельное давление будет равно:

где γо — средневзвешенный объемный вес грунта, залегающего выше отметки подошвы фундамента, в кг/см 3 ; h — глубина заложения фундамента от природного рельефа при планировке подсыпкой и от планировочной отметки при срезке грунта в см. По аналогии с методом эквивалентного слоя примем, что расчетная сжимаемая толща, являющаяся активной зоной, равна удвоенному значению эквивалентного слоя, т. е.

Вначале представим себе бесконечное полупространство однородного грунта. Для этого случая по методу эквивалентного слоя найдем сжимаемую толщу (активную зону) H=2h_s, В порядке первого приближения примем, что на глубине 2h, находится несжимаемый грунт. Тогда, взяв величину 2h_s в качестве расчетной мощности сжимаемого слоя Н_р, по табл. 16, найдем Н_э1 Полученное значение будет несколько меньше h_s, так как оно найдено при меньшей мощности сжимаемой толщи. Затем примем Н_Р=2Н_Э1 и найдем Н_э2, величина которого будет меньше Н_э1 и т. д. Последовательным приближением придем к равенству (75). Поскольку значение Н_р не должно зависеть от бокового расширения грунта, такой расчет правильнее производить при i = 0. Руководствуясь условием (75), формулой (72) и приняв

Таблица 16. Значение коэффициента осадки ω_ж для жесткого фундамента.

Прямоугольник с отношением сторон K_n-l:b

при μ = 0 А=1, расчетную мощность сжимаемой толщи можно найти из выражения:

где А — коэффициент при μ = 0 А = 1,0;

ωр — коэффициент расчетной сжимаемой толщи, определяемый исходя из условия (75); by — условная ширина подошвы фундамента, соответствующая случаю полной загрузки основания, т. е. при удовлетворении равенства (74), в см. Значения произведения коэффициентов 2Аω_р при А = 1, найденные последовательным приближением, приведены в табл. 17.

Таблица 17 Значения 2Аω_р

Отношение сторон подошвы фундамента l:b

Необходимо остановиться на определении величины условной ширины подошвы фундамента b_у. Выше было сказано, что условие (75) принимается для простейшего случая, когда давление по подошве равно нормативному значению R H . Если фактическое давление по подошве меньше, значит, размеры подошвы больше, чем необходимо по условию (75), поэтому, для

того чтобы использовать условие (75), надо найти такие размеры подошвы, при которых давление по подошве равнялось бы предельному значению р_д._п, определяемому из выражения (74). В этом случае, руководствуясь формулой (см. стр. 36), найдем величину условной ширины фундамента ленточного прямоугольной формы в плане:

где No —нормативная нагрузка по обрезу фундамента в Т; Ycp — средний объемный вес фундамента и грунта на уступах фундамента, обычно принимаемый в пределах 2,0—2,2 т/м 3 ; если фундамент не полностью обсыпан грунтом (при наличии подвалов), то Y_Ср принимается равным 1,8—1,9 т/м 3 ; hф — размер фундамента от обреза до подошвы в м; Кп — соотношение сторон прямоугольной подошвы фундамента;

l — участок ленточного фундамента, в пределах которого определено значение нагрузки No н в м.

Введением условной ширины подошвы фундамента в формулу (76) представляется возможным определять Н_р с учетом неполной загрузки основания, когда р_ду приблизительно равно b, поскольку Yo h ≈ Yср h Ф. Приняв значения 2Аω_р по табл. 17 и определив b_у по формулам (77) или (77а) для случая однородного грунта легко найти расчетную мощность сжимаемой толщи Н_р. Это дает возможность, пользуясь формулами (71), (72) и табл. 15 и 16, определить величину ожидаемой осадки фундамента.

Теперь сравним значения Н_р, получаемые по формулам (76) и (77), с данными некоторых экспериментов. Согласно табл. 17, когда нагрузка по подошве штампа соответствует значению для круглых штампов Н_р=1,11 b, а для квадратных—1,2 b. По данным статического испытания при давлении 3,0 кГ/см 2 грунт, расположенный на глубине более 1,11d = 89см дал осадку 0,5 мм, что составляет около 5% общей осадки штампа.

Найдем условную ширину подошвы при давлении 2 кГ/см 2 по формуле (77а):

В этом случае Н_р = 78 см. На глубине Н_р при 2 кГ/см 2 деформация не превышала 0,3 мм, что составляло 6% общей осадки. Если аналогичные подсчеты произвести для условий опыта № 4 (при φ н =32°38′, с н = 0,01 кГ/см 2 , h = 665 см), то получим R н =8,5 кГ/см 2 , в этом случае:

при р = 6 кГ/см 2 Н_р = 81 см

при р = 4 кГ/см 2 Н_р = 67 см ;

при р = 2 кГ/см 2 Н_р = 47 см .

Во всех случаях осадки за пределами указанных глубин составляли 0,1—0,5 мм, что соответствовало 7—11% осадки штампа. Анализируя данные опытов, проведенных на замоченном лёссе (при b = 70,7 см, h = 200см, γ₀ = 1,5 т/м 3 , ε = 0,982 ÷ 1,116, W_Р=17 ÷ 19), приняв по СНиП φ н =17° и, с н = 0,19, получим R н ==1,8 кГ/см 2 . Произведя расчет по изложенной выше методике, получим значения Н_р, которые сведены в табл. 18.

Таблица 18. Значения Н_р.

Давление в кГ/см 2

Н_р по расчету в см

Н_оп по опытам в см.

Данные табл. 18 показывают, что расчетная сжимаемая толща, найденная по формулам (76) и (77), имеет отклонения от фактической активной зоны при ширине квадратных штампов от 10 до 200 см и при напряжениях от 1 до 3 кГ/см 2 не более 22%.

Эта неточность определения Н_р может привести к отклонениям расчетного значения осадки не более 7%. Таким образом, предлагаемая методика определения величины расчетной сжимаемой толщи подтверждается достаточно большим количеством опытов.

В случае слоистого напластования грунтов при расчете осадок до последнего времени пользовались двумя принципиально отличными методами: методом осреднения характеристики сжимаемости грунта Н. и методом суммирования деформаций отдельных слоев.

Послойное суммирование резко увеличивает трудоемкость расчетов. Учитывая же относительно небольшую точность определения характеристик сжимаемости грунтов, допустимо приближенное их осреднение. Оно должно производиться с учетом мощности отдельных слоев и напряженного их состояния. В порядке первого приближения характеристику сжимаемости, т. е. средний коэффициент относительной сжимаемости а_0т, можно определить см. формулу (61) и рис. 17. Осреднение целесообразно произвести в пределах расчетной сжимаемости толщи (рис. 22). При слоистом напластовании грунтов в пределах расчетной сжимаемой толщи следует рассматривать два случая.

Случай 1. Расчетная сжимаемая толща меньше фактической мощности сжимаемых слоев грунта Нф (рис. 22, а), т. е. Нр ≤ Нф (78).

Средний коэффициент относительной сжимаемости грунта в см 2 /кГ в пределах мощности Н_р может быть найден по формуле, аналогичной формуле (61):

где hi — мощность i-го слоя в пределах расчетной сжимаемой толщи грунтов в см; a₀i — коэффициент относительной сжимаемости грунта i-го слоя в см 2 /кГ;

Zi — расстояние от нижней границы расчетной сжимаемой толщи до середины рассматриваемого i-го слоя в см; Н_р — расчетная сжимаемая толща в см;

п — число слоев в пределах сжимаемой толщи. Аналогично можно построить формулу для определения среднего значения модуля деформации грунта:

здесь Ei — модуль деформации грунта i-го слоя в кГ/см 2 . Между аоm и Е_т существует зависимость:

где βоm — среднее значение коэффициента, зависящего от коэффициентов бокового расширения отдельных слоев грунта β₀, определяемых по формуле (55). В большинстве случаев величину βоm достаточно определить исходя приблизительно из среднего значения коэффициента бокового расширения преобладающих слоев грунта, находящихся в пределах расчетной сжимаемой толщи.

При необходимости найти более точное значение βоm, можно воспользоваться выражением, полученным из (80).

Значения а_0m и Еm легко вычислить по формулам (79) и (79а). При расчете переход от величины Е к а₀ или обратно для каждого слоя производится в соответствии с выражением (54), значения же βо принимаются по табл. 15. Это позволяет учитывать величину коэффициента бокового расширения каждого слоя, находящегося в пределах расчетной сжимаемой толщи.

Рис. 22. Расчетные схемы для определения а_0m а— при Нр < Нф ; б —при Н_р > Нф

Случай 2. Расчетная сжимаемая толща больше фактической толщи сжимаемых слоев грунта Нф (рис. 22, б), т. е. Н_р>Нф. В этом случае среднее значение коэффициента относительной сжимаемости определяется по формуле:

где Нф — фактическая суммарная мощность сжимаемых слоев грунта в см. Формула (82) получена аналогично формуле (79).

Можно было бы принять другое более сложное осреднение характеристики сжимаемости грунта. Однако в этом нет необходимости, так как характеристики деформативности грунта определяются экспериментальным путем довольно грубо. Зная средний коэффициент относительной сжимаемости и руководствуясь выражением (71), легко найти осадку при слоистом напластовании грунтов по формуле:

Эта формула отличается от выражения (71) только тем, что характеристика сжимаемости однородного грунта заменена средним коэффициентом относительной сжимаемости а_0m. При определении Н_э также следует иметь в виду два рассмотренных выше случая. В случае 1, когда Н_рэ определяется исходя из полученного значения расчетной сжимаемой толщи Н_р.

В случае 2, когда Н_р>Нф, за сжимаемую толщу при определении величины эквивалентного слоя Н_э следует принимать фактическую суммарную мощность сжимаемых слоев Нф. Если сжимаемая толща состоит из одного слоя грунта мощностью hi меньше Н_р и подстилается несжимаемой породой, необходимо принять a_Om=а_oi—

Рассмотрим вопрос об определении условной ширины подошвы фундамента b_y. Анализируя формулу (76), отметим, что величина расчетной сжимаемой толщи Н_р является функцией величины ω_р, зависящей от соотношения сторон подошвы фундамента и от величины b_у, в которую должны входить все факторы, не учтенные коэффициентом ω_р. К таким факторам относятся: ширина подошвы фундаментов; строительные качества грунта как несущего слоя, на который опирается фундамент, так и подстилающих слоев; степень загрузки грунтов основания по подошве фундамента, а также отмеченные ранее влияния собственного веса и плотности грунта. Согласно выражениям (72), (76) и условию (75) by (условная ширина подошвы фундамента) в простейших случаях при полной загрузке основания и однородном грунте должна равняться ширине подошвы рассчитываемого фундамента b. При неполной загрузке основания и слоистом напластовании с некоторым приближением можно принять:

где k₁ — коэффициент, учитывающий полноту загрузки основания; k₂ — коэффициент, учитывающий слоистый характер напластования.

Коэффициент k₁ можно получить исходя из следующих соображений. При определении ширины подошвы фундаментов в первом приближении исходят из величины нормативного давления на грунт, определяемого по формуле (11). Предположим, что при давлении по подошве р н (включая собственный вес фундамента и засыпки грунта), равном нормативному давлению грунта R н , ширина подошвы фундамента составляет b₁. Очевидно, этому значению ширины будет соответствовать определенная величина расчетной сжимаемой толщи. Если теперь по каким-либо причинам (например, по конструктивным соображениям) будет принята несколько большая ширина подошвы b₂, то величина расчетной сжимаемой толщи не должна изменяться, так как общая величина нагрузки практически осталась неизмененной. Поэтому целесообразно при нахождении b_у для ленточного фундамента определять поправочный коэффициент k₁ по формуле:

где р_д— фактическое дополнительное давление по подошве фундамента, под действием которого уплотняется грунт основания, устанавливаемое по формуле (60), в кГ/см 2 ; R H — нормативное давление на грунт основания при ширине подошвы фундамента, соответствующей условию рн=Rн в кГ/см 2 .

Для определения k₁ в случае отдельного фундамента при заданном соотношении между сторонами подошвы из правой масти выражения (85) необходимо извлечь квадратный корень, поскольку при изменении ширины подошвы фундамента и сохранении определенного соотношения сторон (например, квадратная подошва) площадь подошвы изменяется в квадрате изменения размера ширины. Значение коэффициента k₂ зависит от особенностей слоистого напластования грунтов. В большинстве случаев величина нормативного давления на грунт R H определяется для несущего слоя грунта, который залегает непосредственно под подошвой фундамента.

Если под этим слоем в пределах сжимаемой толщи расположен более плотный грунт с меньшей сжимаемостью и, конечно, с большим значением R H , то на величину расчетной сжимаемой толщи должно сказаться наличие подстилающего слоя грунта, обладающего более высокими строительными качествами. Поскольку, как правило, менее сжимаемые грунты обладают при тех же размерах фундамента большими значениями нормативного давления на грунт, целесообразно в порядке первого приближения считать величину k₂ зависящей от отношения а_оm : а₀₁, для которого определяется R H . На основании сказанного для ленточного фундамента величину коэффициента k₂ можно определять из выражения:

Как и ранее, для отдельного фундамента из этой дроби необходимо извлечь квадратный корень. Подставляя значения k₁ и k₂ в выражение (84), получим формулу для определения условной ширины подошвы: для ленточного фундамента:

отдельного прямоугольного фундамента:

где b — принятая ширина подошвы фундамента в см; а₀₁ — коэффициент относительной сжимаемости первого слоя под подошвой фундамента в см 2 /кГ.

Величина b_у входит в формулу (76), по которой определяется ; расчетная сжимаемая толща. При больших значениях b_У будет больше и Н_р. Следовательно, если a_оmо1, т. е несущий слой грунта подстилается менее сжимаемыми слоями, то расчетная сжимаемая толща будет меньше. Наоборот, когда в толще основания встречаются слои, обладающие большей сжимаемостью, чем несущий, Н_р будет больше. Рассмотренное положение особенно отражается при расчетах; широких фундаментов типа плит. Вследствие большой ширины фундамента напряженная зона распространяется на значительную глубину. Однако вследствие малой сжимаемости грунтов на этих глубинах величина k₂ получается существенно меньше единицы, что приводит к значительному уменьшению расчетной сжимаемой толщи. Влияние подстилающих слоев на величину активной зоны_; должно быть тщательно проверено путем наблюдений за деформацией грунтов слоистых напластований в основании возводимых сооружений.

Необходимо отметить, что при определении коэффициентов k₁ и k₂ по формулам (85) и (86) надежные результаты получаются только тогда, когда: несущий слой грунта, залегающий непосредственно под подошвой фундамента, имеет мощность более 0,5 b, где b — ширина подошвы фундамента, соответствующая напряжению по подошве, равному нормативному давлению R H ; подстилающие слои грунта обладают сжимаемостью, которая отличается от сжимаемости несущего слоя в большую и меньшую сторону не более чем в 5 раз.

Если же в пределах глубины 0,5 b ниже подошвы фундамента залегает несколько слоев грунта с различными значениями R н и характеристиками сжимаемости а₀, то можно определить средневзвешенные значения Rн, а₀ (в пределах глубины 0,5b;) и подставить их в формулы (85) и (86) в качестве R H и а₀₁ В этом случае при определении значений R н для каждого из слоев в формулу (11) подставляются единые значения принятой глубины заложения фундамента h и ширины подошвы фундамента b, соответствующей напряжению по подошве, равному нормативному давлению на грунт первого слоя.

Поскольку a_0m является функцией Н_р, величина которого зависит от b_y, а следовательно, и от а_0m, задача может быть решена последовательным приближением. При решении практических задач величины а_0m, Н_р и b_у целесообразно определять, используя линейную интерполяцию. Для этого задаются двумя значениями сжимаемых толщ, из которых H₁ должно быть меньше, а Н₂ больше искомого значения Н_р, т. е. Н₁≤Н_р≤Н₂. (89) Затем для значений сжимаемых толщ H₁ и Н₂ по формуле (79) находят:

где hi — мощность i-гo слоя в пределах соответствующей сжимаемой толщи (в первом случае H₁ и во втором — Н₂) в см; Zi — расстояние от нижней границы сжимаемой толщи (в первом случае находящейся на глубине H₁ и во втором — Н₂) до середины i-го слоя (рис. 23) в см.

Подставив полученные значения a_0m1 и а_0m2 в формулы (87) и (88), найдем: для ленточного фундамента: