10.2.3 Проектиране на основи и фундаменти (част 1)
Изчисляването на основите на конструкции върху набъбващи почви се извършва според деформациите, както при обикновените почви, и, ако е необходимо, също според носещата способност. Според характеристиките на почвата в естествено състояние се определя проектното съпротивление на основатаR, според което се задават размерите на основите. В същото време се препоръчва при изчислението да се вземе увеличение на стойносттаRс 1,2 пъти, ако слягането на основата не надвишава 0,4, допустимо за дадена сграда и конструкция. Освен това трябва да се определят допълнителни деформации (повдигания или слягания на основите), произтичащи от подуване или свиване на почвата в основата на конструкциите.
Издигането на основата на основите по време на набъбването на почвата в случай на нейното накисване се определя по формулата
където εsωiе относителното набъбване наiслоя, определено в зависимост от причините за набъбване;hiе дебелината на разглеждания почвен слой;ksωiе взетият коефициент:kωs= 0,8 при общо налягане σz.tot= 0,05 MPa;kωs= 0.6 при σz.tot= 0.3 MPa;kωs= 0,84 – 0,08 σz.tot/σ0 (където σ0 = 0,1 MPa) при междинни стойности σz.tot.
Относителното набъбване на почвата εsω се определя по следните формули:
инфилтрация и повишаване нивото на подпочвените води
къдетоhnе височината на образец с дадено съдържание на влага и плътност, компресиран без възможност за странично разширение от общото налягане;hsatе височината на същата проба след накисване, гофрирана при същите условия;
при екраниране на повърхността и промяна на водно-термичния режим
къдетоkе коефициентът, определен емпирично и при липса на експериментални данни, взет от саламура 2; ωeq— крайна влажностпочва; ω0 е началната влажност на почвата; e0 е началната стойност на коефициента на порьозност на почвата.
Стойността ωeqна слояiпо време на екранирането се определя от резултатите от експериментални изследвания на зависимостта на влагата на набъбване ωsω от налягането, изчислено чрез израза
къдетоγω е специфичното тегло на водата, kN/m3;z— разстояние от повърхността на планиране до нивото на подземните води, cm;ziе дълбочината на средата на разглежданияi-ти слой, m; σz.totе общото налягане в средата на разглеждания слой, MPa; γs— специфично тегло на почвените минерални частици, kN/m 3 .
При промяна на водно-термичния режим влажността ωeqсе приема през периода на максимално овлажняване на основната почва, а влажността ω0 - през периода на най-голямо изсушаване на почвата; коефициентът на порьозностe0 се приема за влажност на почвата през периода на нейното най-голямо изсушаване. Профилът на почвената влажност при максимално овлажняване и изсъхване се установява емпирично.
Общите налягания σt.totв средата наi-тия разглеждан слой (фиг. 10.9) на почвата в основата на конструкцията се определят по формулата
където σz.pе налягането от натоварването на основата в средата на разглеждания пласт, MPa; σz.gе налягането, дължащо се на собственото тегло на почвената маса от основата на основата до средата на разглеждания пласт, MPa; σz.adе допълнителното налягане, MPa, действащо в средата на разглеждания слой и възникващо поради влиянието на теглото на ненамокрената част от масива, разположена извън зоната на накисване:
къдетоkgе коефициентът, взет съгласно табл. 10.9 в зависимост от съотношението на дължинатаLω на напоената зона към нейната ширинаBω и относителната дълбочина на средатаразглеждан слой;γе специфичното тегло на набъбващата почва, kN/m 3 ;zе разстоянието от основата на основата до средата на разглеждания пласт, cm;d— дълбочина на фундаментната основа от маркировката на нивото, вижте
ТАБЛИЦА 10.9. СТОЙНОСТИ НА КОЕФИЦИЕНТАkg
Пример 10.4.Изчислете издигането на основа 1 × 1 m под строителна колона 12 × 24 м в план.Налягането върху подметката на квадратна основа е 0,2 MPa, нейната дълбочина на полагане еd= 1 m. Плътност на глината 2 t/m 3 , налягане на набъбване съгласно лабораторни изследванияpsω = 0,29 MPa. По време на работа е възможно да се навлажни почвата с вода в цялата сграда; аспектно съотношение на напоената площLω/Bω = 24/12 = 2.
Решение.Разделете основата под основата на основата на 10 слоя с дебелина 1 m и определете общото налягане, действащо в средата на всеки слой, когато почвата набъбва. За първия слой, съседен на основата на основата, намираме стойността на коефициентаkg: средата на този слой се намира на дълбочинаz + d= 0,5 + 1 = 1,5 m; след това при (z + d)/Bω = 1.5/12 = 0.12 стойносттаkg= 0. За този слой налягането от основата MPa.
В табл. 10.10 показва стойностите, използвани при определяне на σz.tot, както и коефициентътksω, намерен за всеки почвен слой.
На дълбочина 9,5 m от основата на фундамента общото налягане е по-голямо от налягането на набъбване на почвата, така че дебелината на зоната на набъбване се приема на 10 m от основата на фундамента.
За определяне на зависимостта εsω =f(p) бяха тествани в устройства за компресия шест проби. Тези проби бяха напоени под натоварване от 0,007 (теглото на инструмента за матрица); 0,05; 0,1; 0,2; 0,3; 0,4 MPa.
Относителните стойности на набъбване за характерни налягания са както следва:
Издигането на основата се определя по формулата
100 (1,8 0,72 + 3,2 0,82 + 3,3 0,8 + 3 0,79 + 2,4 0,78 + 2 0,75 + 1,81 0,72 + 1,7 0,69 + 1,3 0,66 + 1 0,62) 0,01 = 16 cm,
където 0,01 е коефициент, който отчита прехода на стойностите на εsω в % към стойности в части от единица.
Пример 10.5.Изчислете издигането на лентовата основа под вътрешната носеща стена на сградата при екраниране на повърхността на набъбващата почва. Сградата е с планови размери 12 × 24 м. Ширината на подметката на лентовата основа е 1,5 м, налягането по протежение на подметката е 0,15 МРа, дълбочината на полаганеd= 1,5 м. Покривните отлагания са представени от глинести почви с плътност 1,6 g/cm 3 . Плътността на набъбващите глини Khvalyn е 1,8 g/cm3, плътността на частиците е 2,77 g/cm3, а коефициентът на порьозност е 0,83. Нивото на подземните води се намира на дълбочинаz= 10 m от основата на ивичния фундамент. Поради екранирането на повърхността е възможно увеличаване на влажността на почвата в цялата сграда и следователно съотношениетоLω/Bω = 24/12 = 2, а стойността на коефициентаkgв зоната на повишена влажност (0 ≤z≤ 4 m) в съответствие с табл. 10.9 е нула, тъй като приz= 4 m отношението (z + d)/Bω = (4 + 1.5)/12 = 0.5.
Решение.Разделете основата под основата на основата на слоеве с дебелина 0,5 m и определете общите налягания, действащи в средата на всеки слой, когато почвата набъбва поради пресяванеповърхности.
За да се определят стойностите на равновесното съдържание на влага в слоя ωeqза дадени стойности на нивото на подпочвените води и общото налягане, е необходимо да има зависимостта ωsω =f(p) . За хвалинските глини тази зависимост според експерименталните данни се апроксимира като:
= 6,54 + 3,04 log (0,4 - ω) при 0,34
Сорочан Е.А. Основи, фундаменти и подземни съоръжения