Суть методу пошарового підсумовування полягає у визначенні осад елементарних шарів основи в межах стиснутої товщі від додаткових вертикальних напружень # 963; zp. що виникають від навантажень, переданих спорудою. Осадка фундаменту визначається підсумовуванням осад елементарних шарів основи.
Так як в основу цього методу покладено розрахункова модель підстави у вигляді лінійно деформованої суцільного середовища, то необхідно обмежити тиск на підставу такими межами, при яких області виникають пластичних деформацій незначно порушують лінійну деформованість підстави, тобто слід дотримуватися умов P ≤ R і Pmax ≤ 1 , 2R.
Розрахунок опади фундаменту проводиться на дію осьових розрахункових навантажень з коефіцієнтом надійності за навантаженням # 947; f = 1.
СНиП [17] рекомендує метод пошарового підсумовування для розрахунку осідання фундаментів шириною до 10 м при відсутності в межах стиснутої товщі грунтів з модулем деформації Е> 100 МПа. Осадка підстави визначається за формулою
де - безрозмірний коефіцієнт, що дорівнює 0,8; n - число шарів, на які розділена по глибині стислива товща основи; # 963; zpi - середнє значення додаткового вертикального нормального напруження в i-му шарі грунту, рівне напівсума напружень на верхній і нижній межах шару; hi. Еi - товщина і модуль деформацій i -го шару грунту.
Звід правил по проектуванню і пристрою основ і фундаментів будівель і споруд [21] рекомендує цей метод у всіх випадках. При цьому осаду визначається за формулою
де b -безразмерний коефіцієнт, що дорівнює 0,8 незалежно від виду грунту; szр, i - вертикальне нормальне напруження від зовнішнього навантаження в середині i -го шару; hi - товщина i - го шару грунту, яка приймається не більше 0,4 ширини фундаменту; Ei - модуль деформації i-го шару грунту, що приймається по гілці первинного навантаження; sz # 947;, i - середнє значення вертикального напруги в i-му шарі грунту від власної ваги обраного при уривку котловану грунту; Ee, i - модуль деформації i-го шару грунту, що приймається по гілки вторинного навантаження; n - число шарів, на які розбита стислива товща основи.
При розрахунку осідання фундаментів, що зводяться в котлованах глибиною менше 5 м, допускається у формулі (3.28) не враховувати другий доданок. В такому випадку формула (3.28) збігається з формулою (3.27).
Величина напружень szр з глибиною зменшується, і в розрахунку обмежуються товщею, нижче якої деформації грунтів нехтує малі. Нижню межу стисливої товщі основи беруть на глибині z = Hc. де виконується умова szр = kszg. де
а) k = 0,2 при b ≤5 м;
б) k = 0,5 при b> 20 м;
в) при 5
При цьому глибина стисливої товщі не повинна бути менше b / 2 при b ≤10 м і (4 + 0,1b) при b> 10 м.
Якщо в межах глибини Hc. знайденої за вказаними вище умовами, залягає шар грунту з модулем деформації Е> 100 МПа, що стискається товща приймається до покрівлі цього шару.
Якщо знайдена за вказаними вище умовами нижня межа стисливої товщі знаходиться в шарі грунту з модулем деформації Е <5 МПа, или такой слой залегает непосредственно ниже глубины z = Hc . то этот слой включают в сжимаемую толщу, а за Hc принимают минимальное из значений, соответствующих подошве слоя или глубине, где выполняется условие szр = 0,1szg [21] .
Розрахункова схема методу пошарового підсумовування представлена на малюнку 4.
Розрахунок осад методом пошарового підсумовування при глибині котловану менше 5 м проводиться в такій послідовності.
- Визначається додатковий тиск р0. перевищує природне:
де р - середній тиск під підошвою фундаменту від навантаження споруди, включаючи вагу фундаменту і грунту на його уступах; szg, 0 - природний тиск на рівні підошви фундаменту.
Тиск szg, 0 визначається за формулою
де g ¢ - питома вага грунту вище підошви фундаменту; dn - глибина закладання підошви фундаменту від рівня природного рельєфу.
2. Визначаються напруги szр від зовнішнього навантаження на кордонах шарів під центром підошви фундаменту, і будується епюра szр.
Для побудови епюри товща грунту розбивається на елементарні шари товщиною 0,4 b (b-ширина фундаменту) і розраховуються напряженіяszр на підошві кожного шару за формулою
Коефіцієнт a определяетсятабліце 5 Додатка 2, а також по [1, 16, 17, 21] в залежності від величин і (де l - довга сторона підошви фундаменту; b - коротка її сторона; z - глибина розташування підошви елементарного шару). Значення напруги szр відкладаються на епюрі праворуч від осі z.
3. Визначаються напруги szg від власної ваги грунту, і будується епюра природного тиску на кордонах шарів.
Напруга від власної ваги грунту (природний тиск) визначається підсумовуванням ваги кожного шару грунту:
де gi - питома вага грунту i -го шару; hi - товщина i-го шару; n - кількість шарів.
Епюра напружень szg будується в тому ж масштабі, що і епюра szр. і її значення відкладаються зліва від осі z.
4. Визначається глибина стисливої товщі Hc за вказаними вище умовами.
5. Визначається осідання основи фундаментапо формулою (3.27).
Розрахунок підстави за деформаціями вважається задовільним, якщо спільна деформація основи і споруди не перевищує граничного значення і виконується умова
де S - спільна деформація основи і споруди; SU - граничне значення спільної деформації основи і споруди, яке встановлюється відповідно до вказівок нормативних документів (таблиця 6 додатка 2, а також [16, 17, 21]) для відповідних споруд.
Для багатоповерхових безкаркасних будівель з несучими стінами визначається середня осаду S. а також відносна нерівномірність опади (# 8710; S / L) і крен i будівлі. Для одноповерхових і багатоповерхових будівель з повним каркасом визначається максимальна осадка S і відносна нерівномірність опади (# 8710; S / L).
Якщо осідання основи S не перевищує 0,4SU, то розрахунковий опір ґрунту, обчислене за формулою (3.9) може бути підвищений до величини Rn = 1,2R, а при відповідному обгрунтуванні і до Rn = 1,3R [17, 21]. В цьому випадку потрібно зробити перерахунок розмірів підошви фундаменту. При цьому підвищення тиску не повинно викликати деформації підстави понад 80% граничних і перевищувати значення тиску з умови розрахунку підстави по несучої здатності.
