Расчет осадки отдельных фундаментов по норме DIN 4019 в RF-/FOUNDATION Pro

Техническая статья

Для расчета на предельное состояние по пригодности к эксплуатации в соответствии с разделом 6.6 Еврокода EN 1997-1, осадка должна быть рассчитана для сплошных фундаментов. RF-/FOUNDATION Pro позволяет выполнить расчет осадки для отдельных фундаментов. Для этого Вы можете выбрать упругое или твердое основание. Определив грунтовый разрез, можно рассмотреть несколько слоев грунта под основанием фундамента. Результаты осадки, наклона фундамента и вертикального распределения контактных напряжений в грунте отображаются графически и в табличном виде для того, чтобы обеспечить четкий и ясный обзор выполненных расчетов. В дополнение к расчету осадки фундамента в RF-/FOUNDATION Pro инженерный расчет определяет характерные пружинные постоянные для опоры и может быть экспортирован в конструктивную модель RFEM или RSTAB.

 

Общие сведения

Общая осадка грунта s tot, вызванная конструктивными нагрузками, состоит из компонентов первичной осадки s0, консолидационной осадки s1, и зависящей от времени оползневой осадки s2.

stot = s0 + s1 + s2 = s + s2

По норме DIN 4019 [2], описанный ниже метод включает специфический параметр "s", состоящий из обоих компонентов осадки -  осадка, вызванная консолидацией и осадка, вызванная ползучестью (вторичная осадка). На рисунке 1 графически отображены зависимые от времени компоненты осадки. В этом случае время t0 представляет период до полной консолидации.

Рисунок 01 - Зависимые от времени компоненты осадки [2]

Расчет осадки с применением вертикальных напряжений в грунте

Метод расчета осадки, описанный ниже, основан на модели упругого, изотропного однородного полупространства. Этот подход к расчету также может быть применен для расчета осадки грунта основания с несколькими слоями.

Для определения осадки, необходимо разделить грунт на полосы и определить вертикальные напряжения в грунте под подошвой фундамента. На основе расчета эластичности, специфичная осадка  si определяется для каждой полосы, и затем они суммируются для получения общей осадки s.

$$\mathrm s\;=\;{\mathrm{Σs}}_\mathrm i\;=\;\mathrm\Sigma(\frac{{\mathrm{Δσ}}_{\mathrm z,\mathrm i}}{{\mathrm E}_{\mathrm S,\mathrm i}}\;\cdot\;{\mathrm{Δz}}_\mathrm i)\;\mathrm{according}\;\mathrm{to}\;\mathrm{DIN}\;4019\;\lbrack2\rbrack$$
where
Δσz,i = дополнительная осадка, создающая напряжение в полосе i
ES,i = модуль жесткости полосы i
Δzi = толщина полосы i

Определение вертикальных напряжений в грунте

Во-первых, для расчета осадки требуется определение вертикальных напряжений в грунте. Расчет напряжений и осадки основан на модели упругого изотропного полупространства. Соответствующие напряжения можно определить в зависимости от их причин следующим образом:
σor = напряжение в грунте от собственного веса грунта
σz = напряжение от конструктивной нагрузки
σz,i = напряжение от конструктивной нагрузки в полосе i

Вертикальные напряжения в грунте σz от дополнительной нагрузки на глубине z могут быть рассчитаны на основе метода Буссинеска [3] и принципа суперпозиции.

Согласно Буссинеску, вертикальное напряжение в грунте, вызванное вертикальной концентрированной нагрузкой V, рассчитывается на поверхности полупространства, как показано на рисунке 2.

Рисунок 02 - Вертикальное напряжение в грунте по Буссинеску [2]

Вертикальные грунтовые напряжения на глубине z под угловой точкой равномерного «упругого» прямоугольного напряжения σz могут быть определены согласно рисунку 3.

Рисунок 03 - Вертикальное напряжение в грунте под угловой точкой нагрузки правильного треугольника [2]

Коэффициент влияния нагрузки iR может быть выведен из соответствующих номограмм, например в норме DIN 4019 [2].

Применяя упомянутый выше метод, вы получите результат вертикального распределения напряжений в грунте под фундаментом, которое символически представлено на рисунке 4.

Рисунок 04 - Распределение вертикальных напряжений в грунте и соответствующая осадка под равномерно распределенной нагрузкой по [2]

Глубина осадки

В расчете осадки необходимо учитывать дополнительные напряжения, связанные с нагрузкой от фундамента до глубины влияния осадки, также называемой предельной глубиной. Согласно EN 1997-1 [1] и DIN 4019 [2], глубина влияния осадки может быть принята за глубину z, при которой эффективное вертикальное напряжение, обусловленное нагрузкой от фундамента, составляет 20% от давления вышележащей породы.

Литература

[1] Eurocode 7 - Design, engineering and design in geotechnics - Part 1: General rules; EN 1997-1: 2009
[2] Soil - Analysis of Settlement; DIN 4019:2015-05
[3] Boussinesq, J. (1885). Application des potentiels à l'étude de l'équilibre et du mouvement des solides élastiques. Paris: Gauthier-Villars, Imprimeur-Libraire.

Ссылки

Контакты

Свяжитесь с Dlubal

У вас есть какие-либо вопросы или необходим совет?
Свяжитесь с нами или ознакомьтесь с различными предлагаемыми решениями и полезными советами на странице часто задаваемых вопросов.

+49 9673 9203 0

info@dlubal.com

RFEM Основная программа
RFEM 5.xx

Основная программа

Программное обеспечение для расчета конструкций методом конечных элементов (МКЭ) плоских и пространственных конструктивных систем, состоящих из плит, стен, оболочек, стержней (балок), тел и контактных элементов

RSTAB Основная программа
RSTAB 8.xx

Основная программа

Программное обеспечение для расчета конструкций рам, балок и ферм, выполняющее линейные и неьинейные расчеты внутренних сил, деформаций и опорных реакций

RFEM Железобетонные конструкции
RF-FOUNDATION Pro 5.xx

Дополнительный модуль

Расчет отдельных, сборных и блочных фундаментов

RSTAB Железобетонные конструкции
FOUNDATION Pro 8.xx

Дополнительный модуль

Расчет отдельных, сборных и блочных фундаментов