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/м3.
В результате работы программы определяются величины деформаций и вырабатывается признак, указывающий, удовлетворяются ли условия расчета основания по деформациям.
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:
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/м2 не превышает 20%. Расчетная величина упругого слоя увеличивается на толщину слоя с модулем деформации Е < 1000 тс/м2, 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 м2 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 Hz) так и при планировке подсыпкой (уровень планировки H нужно задать больше уровня естественного рельефа Hz).
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/м2, 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 φII, сII и γII принимаются средневзвешенными для слоя грунта толщиной z ниже подошвы фундамента: z = b/2 при b<4,0 м и z=b/3 при b≥4,0 м.
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 φII, сII и γII принимаются средневзвешенными для слоя грунта толщиной z ниже подошвы фундамента: z= b/2 при b <10,0 м и z= 4+0,1b при b≥10м.
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.
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 (ɛ1) 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.
Расчет выполняется после нажатия кнопки Вычислить. Результаты расчета в установленных в настройках единицах выдаются в табличном виде на странице Результаты и включают следующие величины:
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:
При схеме основания в виде слоя конечной толщины:
По результатам расчета формируется отчет (кнопка Отчет).