U základů na přírodním základu, na pískových a půdních polštářích je v naprosté většině případů rozhodující výpočet sedání. V souladu s nejnovějšími změnami v konstrukčních normách je sedání pomocí návrhového schématu ve formě lineárně deformovatelného poloprostoru stanoveno metodou součtování vrstva po vrstvě podle vzorce
kde je bezrozměrný koeficient;
– průměrná hodnota napětí v elementární vrstvě zeminy od vnějšího zatížení pII;
– modul deformace vrstvy zeminy podél primární zatěžovací větve;
σzγ – průměrná hodnota napětí v elementární vrstvě zeminy od vlastní hmotnosti zeminy zvolené při ražbě;
hi = tloušťka i – tato vrstva zeminy není větší než 0,4 šířky základu;
Ee,i – – modul deformace vrstvy zeminy podél vedlejší zatěžovací větve.
Při absenci experimentálních dat o půdách pro struktury 2. a 3. úrovně odpovědnosti je povoleno přijmout Ee,I = 5 E,i.
Při výpočtu sedání základů zbudovaných v jámách hlubokých méně než 5 m je dovoleno ignorovat druhý člen v sídelním vzorci.
Z výše uvedeného je zřejmé, že v novém regulačním dokumentu jsou určité rozdíly jak v označení písmen, tak v metodice výpočtu.
Například plné vertikální normálové napětí od vnějšího zatížení, a ne dodatečné, jako tomu bylo v případě SNiP [2].
Nový regulační dokument zavedl dva typy napětí od vlastní tíhy zemin:
σzγ – na hmotnosti zeminy zvolené při hloubení jámy;
σzg .- na přirozenou hmotnost zemin s přihlédnutím k váženému účinku vody a tlaku vody na zvodnělé vrstvy.
Změnil se způsob stanovení spodní hranice stlačitelné tloušťky. Je určeno s přihlédnutím k plnému napětí, a ne k dodatečnému, jak je doporučeno v SNiP [2]. To povede k nutnosti zohlednit ve výpočtech stlačitelnou tloušťku větší, než požaduje SNiP [2].
Nejvýznamnější je, že při zkoušení zemin je nyní nutné uvažovat se zatížením podkladu tlakovým zatížením s následným odlehčením a přetížením. Je pravda, že tento požadavek je povinný pouze pro budovy a stavby s odpovědností úrovně 1.
Při určování sedání metodou sčítání vrstev po vrstvách se doporučuje následující postup:
1) Podklad je rozdělen na vrstvy tl
2) Určete napětí na hranicích elementárních vrstev pod středem základové základny
kde je součinitel změny tlaku v hloubce v závislosti na poměru stran základové základny a relativní hloubky (určeno z tabulky 2.2).
– vzdálenost od základny základu k bodu, ve kterém je určeno napětí.
4) Určete napětí z vlastní tíhy zeminy na hranicích elementárních vrstev
5)) Určete napětí od vlastní hmotnosti zeminy odebrané z jámy na hranicích elementárních vrstev
6) Určete spodní hranici stlačitelné tloušťky.
Se šířkou základu menší než 5 m k = 0,2. Se šířkou základů více než 20 m k = 0,5. Pro šířky základů od 5 do 20 m je koeficient k .určuje se interpolací.
Pokud se hranice stlačitelné vrstvy nachází ve vrstvě zeminy s modulem přetvoření menším nebo taková vrstva leží přímo pod touto hloubkou, pak se spodní hranice stlačitelné vrstvy určí z podmínky
7) Sedání základu se stanoví podle vzorce 3.1
PŘÍKLAD 3.1. Určete sedání samostatného základu.
– šířka podrážky se rovná délce podrážky –
– průměrný tlak na podrážku;
– hloubka založení d M = 3,65;
měrná hmotnost půdy nad základnou γ ! = 19,1 kN/m 3 .
Pod podrážkou je vrstva hlíny o tloušťce 1,55 m s následujícími charakteristikami: , .
Níže je vrstva písku s následujícími vlastnostmi: , .
1) Napětí vlastní tíhou zeminy v úrovni základny základu
2) Podklad rozdělíme na vrstvy tl
Uvnitř druhé elementární vrstvy je hranice mezi hlínou a pískem, proto ji rozdělujeme na dvě vrstvy silné a
Výsledky dalších výpočtů jsou uvedeny na Obr. 3.1 a shrnuty v tabulce. 3.1.
Napětí od tlaku na podrážku:
Namáhání vlastní tíhou půdy
Rýže. 3.1. Pro výpočet sedání základů
Průměrný dodatečný tlak na vrstvu:
Pro ostatní body a vrstvy se výpočet provádí obdobně. Výsledky výpočtu jsou uvedeny v tabulce 3.1.
Šířka základny je menší než 5 m, takže spodní hranice stlačitelné tloušťky se určí z podmínky. Tato podmínka je splněna v blízkosti bodu 5, který se nachází v hloubce 5,28 m od základny.
Hloubka založení je menší než 5 m, takže druhý člen ve vzorci 3.1 nebereme v úvahu.
Nadační vyrovnání je
Obdobným způsobem se počítá sedání pásového základu. Koeficienty jsou brány podle tabulky 1, dodatku 3 SNiP [2] pro poměr stran větší než 10.
Výpočet sedání základů
Výpočet sedání vrstevnatých základů se provádí metodou sčítání vrstev po vrstvě, která vychází z výše uvedeného problému (hlavní úkol). Podstatou metody je stanovení sedání elementárních vrstev podkladu v rámci stlačitelné tloušťky od přídavných svislých napětí σZP vznikajících od zatížení přenášených na konstrukce.
Protože je tato metoda založena na výpočtovém modelu základu ve formě lineárně deformovatelného spojitého média, je nutné omezit průměrný tlak na základ na takovou mez, při které oblasti vznikajících plastických deformací jen nepatrně narušují lineární deformovatelnost základu, tzn. nutné ke splnění podmínky
Pro určení hloubky stlačitelné tloušťky Hc se vypočítají napětí od vlastní tíhy σZq a přídavná napětí od vnějšího zatížení σZP. Spodní hranice stlačitelné tloušťky BC základu se bere v hloubce z = Нс od základny základu, kde je podmínka splněna.
těch. dodatečné napětí činí 20 % vlastní hmotnosti půdy.
Při níže uvedené hloubce zemin s deformačním modulem E≤5 MPa musí být splněna podmínka
Pro základy vodních staveb podle SNiP 2.02.02-85 „Základy vodních staveb“ se spodní hranice aktivní zóny zjistí ze stavu
Sedání je vhodné vypočítat pomocí grafických konstrukcí v následujícím pořadí (obr. 7.11):
vybudovat geologický úsek staveniště v místě vypočteného základu;
jsou vyneseny rozměry základu;
Sestrojí se diagramy napětí od vlastní tíhy zeminy σZg a dodatečného σZP od vnějšího zatížení;
určí se stlačitelná tloušťka Hc;
Hc je rozdělena do vrstev o tloušťce hi≤0,4b;
sedání elementární vrstvy půdy je určeno vzorcem (7.15)
Celkové sedání pak lze zjistit jednoduchým sečtením sedání všech elementárních vrstev v rámci stlačitelné tloušťky z výrazu
kde β je bezrozměrný koeficient závislý na koeficientu relativních příčných deformací, braný rovný 0,8; hi je výška i-té vrstvy; Ei je deformační modul i-té vrstvy zeminy;
—průměrné napětí i-té elementární vrstvy.
Metoda sčítání vrstev po vrstvách umožňuje určit sedání nejen centrálního bodu základové základny. Lze jej použít k výpočtu sedání libovolného bodu v základu nebo mimo něj. K tomu použijte metodu rohového bodu a sestrojte svislý diagram napětí procházející bodem, pro který jsou vyžadovány výpočty sedání.
Rýže. 7.11. Výpočtové schéma pro stanovení sedání metodou sčítání vrstev po vrstvách: DL – značka úrovně; NL – nadmořská výška přirozeného reliéfu; FL – značka základny základu; BC – spodní hranice stlačitelných vrstev; NS – stlačitelná tl
Metoda sčítání vrstvy po vrstvě se tedy používá hlavně při výpočtu malých základů budov a konstrukcí a při absenci velmi hustých, málo stlačitelných vrstev zeminy na základně.
13. Výpočet sedání základů metodou ekvivalentní vrstvy zeminy.
Sumační metoda, jak ukazují výše uvedené příklady, je těžkopádná. Navíc není přesná, protože je založena na řadě dříve uvedených předpokladů. V mnoha případech lze sedání základu vypočítat pomocí jednodušší metody ekvivalentních vrstev. Hlavní předpoklady uvažované metody pro silnou vrstvu homogenní zeminy: 1) homogenní zemina má nekonečné rozložení a v rámci polovičního prostoru; 2) deformace v poloprostoru jsou úměrné napětím, tj. poloprostor je lineárně deformovatelný; 3) deformace poloprostoru jsou stanoveny metodami teorie pružnosti. Z teorie pružnosti je známo, že sedání povrchu lineárně deformovatelného poloprostoru lze zjistit vzorcem:
kde ω je součinitel sedání v závislosti na tvaru ložné plochy, tuhosti základu a umístění bodu, ve kterém se zjišťuje sedání; рд je intenzita působícího tlaku deformujícího uvažovaný poloprostor (základní zeminy), v kg/cm2; b je šířka ložné plochy v cm; E je modul obecné deformace zeminy v kg/cm2; μ je součinitel příčné roztažnosti základové půdy. Tento vzorec zohledňuje omezenou příčnou roztažnost základových půd a jejich deformaci pod vlivem všech složek napětí.
