Чөгүүнү эсептөө

Жүктүн таасири астында катуу тектен башка ар бир топурак отурат. Отуруу жалпысынан эки себептен пайда болот: топурактын тыгыздалышынан башкача айтканда анын көлөмүнүн тешикчелеринен аба же суу сүрүлүп чыгарылгандыктан азайышынан жана топурактын капталга сүрүлүшүнөн негиздин четтеринин боюнда топурактын катуу бөлүкчөлөрүнүн жылышынан.

Топурактын тыгыздалуудан улам отурушу фундаменттин жүктөлүшүнөн пайда болгон ийкемдүү жана пластикалык деформациялардан турат, мында жүк алынганда топурак жарым-жартылай баштапкы абалына кайтып келет.

Топурактын капталдан сүрүлүшүнөн келип чыккан чөгүү пластикалык деформациялардан гана турат, анда жүк алынганда топурак баштапкы абалына кайтып келбейт. Алар көбүнчө жер бетинен аз тереңдикте жасалган майда фундаменттерде пайда болот. Ошондой эле топурактын капталдан сүрүлүшү өтө нымдуу топуракта жана ички сүрүлүү бурчу кичине болгондо да жүрөт.

Топурактын уруксат берилген жүгү серпилгич-пластикалык деформациялар зонасында алынгандыгын эске алганда, чөгүүнү эсептөө жүктөм астында топурактын көңдөйлүүлүгүнүн азайышынын негизинде гана жүргүзүлөт, мында топурактын капталдан сүрүлүп чыгышынан улам болгон чөгүүлөр эске алынбайт, алар анча маанилүү эмес деп кабыл алынат.

Тыгыздоодон улам отуруу топурактын өткөрүмдүүлүгүнө көз каранды, анткени ал көңдөйлөрдүн эсебинен жүрөт, ал эми табигый топуракта алар дайыма аздыр-көптүр суу менен толтурулган болот. Демек, жүктүн астындагы топурактын отуруусу чындыгында гидродинамикалык көрүнүш, анткени отуруу процесси көңдөйлөрдөн суунун сүрүлүп чыгуу ылдамдыгына көз каранды, мында топурактын өткөрүмдүүлүгү эң чоң роль ойнойт.

Шагыл жана кум сыяктуу байланышпаган топурактардын тешиктери чоң болгондуктан, алардын өткөрүмдүүлүгү жогору жана фундаменттин жүктөөсү астында тешиктердеги суу бат кысылып чыгарылат. Ошондуктан байланышпаган топуракта фундаменттин жүктөөсү астындагы отуруу тез жүрөт, көбүнчө курулуш учурунда же андан көп узабай эле. Ушундан улам байланышпаган топуракта фундаменттин отурушу сейрек эсептелет.

Бириккен топурактардын майда көзөнөктөрү бар, алардын өткөрүмдүүлүгү аз жана пайдубалдын жүгүнөн улам көзөнөктөрдөгү суунун сүрүлүп чыгышы өтө узакка созулушу мүмкүн, кээ бир майда бүртүкчөлүү чополордо ал тургай ондогон жылдарга чейин. Мындан тышкары, бириккен топурактын жалпы көзөнөктүүлүгү бирикпеген топуракка караганда кыйла чоң болгондуктан, бириккен топурактын чөгүүсү алда канча чоң болот.

Жарым-жартылай аба, жарым-жартылай суу менен толгон тешиктери бар байланыштуу топуракта алгач тешиктердеги абанын кысылышынан чөгүү пайда болот, ал эми суунун көлөмү өзгөрбөйт, андан кийин тешиктерден суунун сүрүлүп чыгышынан чөгүү болот. Топуракка салмак жана пайдубалдын пайдалуу жүгү таасир эткенде ушул эки түрдөгү чөгүү тең пайда болот, бирок чөгүүнүн убакыттык процесси ар башка болот.

Топурактын отурушун пайда кылган башка себептер да бар, мисалы жер астындагы суунун деңгээлинин туруктуу төмөндөшү, топурак курамынын химиялык өзгөрүүлөрү жана топурактагы башка бузулуулар.

Чөгүүнү изилдөө алдын ала чөгүү эсептөөсүнөн турат; ал топурак үлгүлөрүнүн лабораториялык сыноосунун жана чөгүүнү байкоонун негизинде жүргүзүлөт, ал болсо имаратты куруу учурунда жана андан кийин белгилүү бир убакыт бою жүргүзүлөт.

Фундаментке борбордук жүктөөдө чөгүүнү эсептөө

Негизги табанды, мисалы, кум катмарынан H0, башкача айтканда H1 табандын астында, калыңдыгы H2 болгон чополуу топурак катмарынан, калыңдыгы H3 болгон майда бүртүкчөлүү чопо катмарынан туруп, анын астында калыңыраак катмардагы тыгыз шагыл жана жер астындагы суунун деңгээли NPV (сүр. 1а) бар топуракта негизделген деп карайлы.

Отурууну эсептөө үчүн топурактын өз салмагынан келип чыккан чыңалуу диаграммасын (сүр. 1bдеги сол диаграмма) жана пайдубалдан түшкөн кошумча жүктүн таасиринен пайда болгон чыңалуу диаграммасын (сүр. 1bдеги оң диаграмма) түшүрүү керек. Топурактын өз салмагынан келип чыккан чыңалуу диаграммасын катмарлардын калыңдыгы Σ_H_ жана алардын көлөмдүк салмактары γ аркылуу алабыз. Эгер кумдун көлөмдүк салмагы γ1, суунун алдындагы кумдуку γ’1, суунун алдындагы чополуу топурактыкы γ’2, суунун алдындагы чопонуку γ’3 болсо, анда топуракта өз салмагынан улам пайда болгон басым чыңалуулары (сүр. 1) мындай болот

γ1 · H’;    γ’1 · H’’;    γ’2 · H2;    γ’3 · H3;

Жүктүн таасиринен улам пайда болгон чыңалуу диаграммасын фундаменттин астындагы ар түрдүү тереңдиктер үчүн белгилүү ыкмалардын бири, мисалы, Штайнбреннер же Ньюмарк ыкмасы боюнча эсептөө менен алабыз.

Эгер P менен пайдубалдын жүгү, A менен анын топуракка таянган аянты, γ1 менен жер бетинен t тереңдиктеги негиздөө деңгээлинде топурактын көлөмдүк салмагы белгиленсе, пайдубалдын спецификалык жүгү P/A болот, ал эми ошол эле тереңдиктеги топурактын өз салмагы γ1t болот. Пайдубалдын жүгүнөн улам топурактагы кошумча жүктү алуу үчүн, пайдубалдын жүгү P/A дан топурактын өз салмагынын басымы γ1t алынышы керек, ошентип топурактын кошумча жүгү төмөнкүдөй болот

p0 = P/A – γ1t.

Ушул эле t тереңдикте топурактын өз салмагынан келип чыккан γ1t чыңалуусу да аракеттенет, ошондуктан бул тереңдикте жалпы чыңалуу (P/A – γ1t) + γ1t, болуп, γ1t чыңалуу астындагы топурактын консолидациясы объект курулганга чейин аткарылган болот.

Сүр. 1. Фундаменттин борбордук жүктөлүшүндө отуруунун эсеби

Бирок эгерде фундаменттин табанынан жогору турган фундаменттин бир бөлүгү топурак менен көмүлсө (сүр. 1c), анда жүктөлгөн топурактын жүгү 2_Q_ эске алынышы керек, ошондуктан бул учурда кошумча жүк төмөнкүдөй болот

_P+2_Q/A – γ1t.

Тилке түрүндөгү фундамент үчүн A = b x 1,0 m 1 m’ фундаментке.

Отурууну эсептөө пайдубал жүгүнүн таасири жетчү тереңдикке чейинки кысылма топурактын бардык катмарлары үчүн жүргүзүлөт. Мурда курулуш жүгүнүн таасир чеги катары интенсивдүүлүгү ≥ 10% p0 болгон чыңалуулар үстөмдүк кылган тереңдик эсептелген. Бүгүн бул чек кошумча жүктөөдөн пайда болгон pz чыңалуусу топурактын өз салмагынан болгон чыңалуунун 20% бөлүгүнө барабар болгон тереңдикте деп кабыл алынат: pz = 0,2 ·γ_Σ_H. Бул тереңдиктин ылдый жагында отуруу эсептелбейт. Дагы бир эрежеге ылайык, отурууну пайдубалдын туурасы b болгон учурда 2_b_ ден 3_b_ ге чейинки тереңдиктеги катмарлар үчүн эсептөө сунушталат. Эгер аягында сүр. 1aдагыдай шагыл катмары жайгашса, ал отурууну эсептөөгө киргизилбейт, анткени пайдубал жүгү астындагы анын отуруусу анча чоң эмес жана курулуш учурунда эле болот.

z тереңдикте фундаменттин таманынын астында топурактын өз салмагынан улам кысуу чыңалышы pg бар (сүр. 1b), мында көтөрүү күчүнүн таасири да эске алынган. Бул баштапкы кысуу чыңалышына ошол эле тереңдикте курулуштун жүгүнүн таасиринен пайда болгон pz басымы кошулат. Демек, фундаменттин таманынын астындагы z тереңдиктеги каалаган бир M чекитинде жалпы кысуу чыңалышы pn = pg + pz болот.

Кошумча жүктөмдүн таасири астында топурак отуруп, капталга деформацияланат. Эгер каптал деформациялар салыштырмалуу аз болгондуктан эске алынбаса, анткени топурактын уруксат берилген жүгү серпилгич-пластикалык деформациялар зонасында болсо, отуруу эсептөөлөрү эдометрдеги кысылма сыноонун негизинде, топуракта каралып жаткан чекиттин аймагынан алынган бузулбаган үлгү менен жүргүзүлөт деп кабыл алууга болот; бул сыноо аркылуу топурактын кысылма модулу Ms аныкталат.

Гук мыйзамынын негизинде бизде

Δ_s_ = pz/Ms,

мында Δ_s_ — катмар калыңдыгынын бирдигине туура келген өзгөчө чөгүү, pz — кошумча жүктөн улам топурактын z тереңдигиндеги чыңалуу.

Эгер dz катмарынын калыңдыгы жетиштүү кичине деп алып, pz жана Ms туруктуу деп эсептөөгө мүмкүн болсо, анда элементардык чөгүү мындай болот

Δ_s dz_ = pz/Ms dz.

H калыңдыктагы катмардын жалпы отуруусу төмөнкүдөй болот

Эгер pZ жана MS H калыңдыктагы катмар үчүн туруктуу болсо, анда

s = pz/Ms · H.

Чынында pz жана Ms H1 калыңдыктагы катмар үчүн туруктуу эмес, алардын орточо мааниси M чекитинде кабыл алынат.

Топурактын кысылуу модулу Ms лабораториялык жол менен ар бир катмар үчүн өзүнчө аныкталат. Нормалдуу консолидацияланган топурак үчүн Ms модулу алгачкы кысылуу диаграммасынан аныкталат, анда жалпы жүктөм σ2 = pg + pz; σ1 = pg = Σ_γt,_ кошумча жүктөм Δ_σ_ = σ2 – σ1 = (pg + pz) – pg, ал эми салыштырмалуу кысылуунун тиешелүү маанилери Δ_h2_/h жана Δ_h1_/h, болуп саналат, демек

Бирок эгерде алдын ала тыгыздалган чопо жөнүндө сөз болсо, анда кысылуучулук модулу экинчи даражадагы кысылуу диаграммасынан аныкталат. Сүр. 2дагы мисалдан биз төмөнкүлөрдү алабыз:

Сүр. 2. Топурактын кысылуу модулун салыштырма кысылуу диаграммасынын негизинде аныктоо

Жогоруда айтылгандан, алдын ала тыгыздалган чопонун чөгүүсү нормалдуу тыгыздалган топурактын чөгүүсүнө караганда кыйла аз болору көрүнөт.

Фундаменттин катаалдыгынын чөгүүгө тийгизген таасири

Иш жүзүндө бир чекиттин отурушу кошуна чекиттин отурушунан көз каранды болбогон таптакыр ийкемдүү негиздер болбосо да, отурушу эсептелгенде ийкемдүү жана катып калган негиздер айырмаланат.

Серпилгич пайдубалдар деп таш төкмөлөр жана үймөктөр түшүнүлөт; бир калыптагы жүктөмдө алар айрым чекиттерде ар башка отуруу жаратат. Ошондуктан мындай пайдубалдарда отурууну эсептөө бүт жүктөлгөн аянт үчүн эмес, анын айрым чекиттери үчүн жүргүзүлөт: бурчтук A, B, C жана D чекиттери, капталдардын ортоңку E, F, H жана J чекиттери жана тик төрт бурчтуктун аянтынын борбордук G чекити (сүр. 3). Бир калыптагы жүктөмдө B, C жана D чекиттеринин отуруусу A чекитиникидей эле болот, H чекитинин отуруусу E чекитиникидей, J чекитиники F чекитиникидей, курамы бирдей топуракта.

Сүр. 3. Жүктөлгөн беттин айрым чекиттеринин чөгүүсүн эсептөө

Опурталган беттин каалаган G чекитинин астындагы чөгүүнү эсептөө үчүн ABCD тик төрт бурчтугу төрт кичине тик төрт бурчтукка бөлүнөт, ал эми G чекитинин чөгүүсү бөлүнгөн ар бир тик төрт бурчтуктун пайда кылган чөгүүлөрүнүн суммасы катары алынат.

Катуу фундаменттер ийкемдүү фундаменттердей чөгүп отурбайт, анткени аларда өзүнчө чекиттердин чөгүүсү мүмкүн эмес. Ошондуктан катуу фундаменттердин чөгүүсү бүтүндөй эсептелет, мында катуулук даражасына жараша чөгүүнүн орточо мааниси ар башкача эсептелет, анткени фундаменттин катуулугу фундамент түбүндөгү басымдын бөлүштүрүлүшүн аныктайт.

Квадрат же кичине тик төрт бурчтук түрүндөгү катуу фундаменттер үчүн, анда a < 2_b_ болгондо, G орто чекитинин чөкмөсү sG эсептелет жана фундаменттин жалпы чөкмөсү s = 3/4 sG кабыл алынат. Узун тик төрт бурчтук же тилке түрүндөгү катуу фундаменттер үчүн учтук E чекиттин, орто G чекиттин жана алардын ортосундагы аралыктагы M чекиттин чөкмөлөрү, фундамент таманынын узун огунун боюнда эсептелип, орточо мааниси алынат.

Ван Хамме чөкмөнү «өзгөчө чекит P» боюнча эсептөө такыраак деп эсептейт, ал ортоңку октордон аралыкта жайгашкан

орто октордон. Ван Хамме боюнча, фундаменттин айрым белгилүү чекиттеринин чөкмөсү фундамент түбүндөгү чыңалуунун бөлүштүрүлүш ыкмасынан көз каранды эмес. Бул чекиттер үчүн чөкмөнү фундамент түбүндөгү чыңалуунун бөлүштүрүлүшү бир калыпта деп болжоп эсептөөгө болот. Төмөнкү бетинде чыңалуу бөлүштүрүлүшү бир калыптуу эмес болуп, тамандын четтерине карай өсүүчү бир калыптагы жүк түшүрүлгөн катуу фундамент таманы үчүн да, ошого карабастан фундамент таманынын чөкмөсү мүнөздүү P чекитинин чөкмөсүнө барабар. Узундугу a, туурасы b болгон тик бурчтуу аянттын мүнөздүү P чекитинин астындагы z тереңдиктеги чыңалууларды Желинек түзгөн 1 таблицасынын жардамы менен эсептөөгө болот, ага бир калыптагы p0 жүгү түшүрүлгөн.

σzP чыңалуу z тереңдикте өзгөчө P чекитинин астында σzP = (σz/p0)·p0, мында p0 топурактын кошумча жүгү.

Табл. 1. _Негизги тактачадагы P чекитинин астындагы чыңалуулар үчүн σz/p маанилери, z тереңдигинин b туурасына болгон катышына жана пайдубал таманынын a узундугунун b туурасына болгон катышына жараша

Топурактын көңдөйлүүлүк коэффициентинин өзгөрүшүнө негизделген чөгүүнү эсептөө

Эгерде e0 менен топурак катмарынан алынган бузулбаган үлгүнүн көңдөйлүүлүк коэффициентин, ал эми ei менен ошол эле үлгүнүн эдометрде σ1 жүгү астында консолидациясы аяктагандан кийинки көңдөйлүүлүк коэффициентин белгилесек (сүр. 4a), анда жүктөмдүн Δ_σ_ таасири астында топурактын баштапкы көлөмүнүн азайышы көңдөйлүүлүктүн азайышына, башкача айтканда топурактын көңдөйлүүлүк коэффициентине туура келет

Δ_e_ = e0 – e1

Сүр. 4. Топурактын көңдөйлүүлүк коэффициентинин өзгөрүшүнө негизделген чөгүүнү эсептөө

Топурак үлгүсүнүн баштапкы көлөмү

Атайын чөкмө Δ_s_, башкача айтканда топурактын көлөм бирдигине туура келген чөгүү 1+e0 болуп саналат

Δ_s_ =(e0–e1) / (1+e0)

dz калыңдыктагы элементардык катмардын чөгүүсү сүрөттө 4b боюнча берилген

Δ_s_ dz=(e0–e1) / (1+e0)  dz

H калыңдыктагы катмандын чөгүүсү мындай болот

Эгерде p деп топурактын өз салмагынан келип чыккан z тереңдиктеги чыңалууну, ал эми ал эдометрдеги σ0 жүгүнө туура келсе, Δp деп объекттен улам топурактын кошумча жүгүнөн келип чыккан чыңалууну, ал эдометрдеги жүктүн өсүшү Δ_σ_ га туура келсе, p1 деп топурактын өз салмагынын жана кошумча жүктүн таасиринен келип чыккан жалпы чыңалууну, ал эдометрдеги жалпы жүк σ1 ге туура келсе, анда мурунку формуланы төмөнкү түрдө жазууга болот

Эгер A менен топурактын кошумча жүгүнөн пайда болгон чыңалуу диаграммасынын аянтын белгилесек, A = Δ_pH_ (сүр. 4bдагы штрихталган аянт), мында Δ_p_ — катмардын ортосундагы кошумча жүктөөдөн чыккан чыңалуу

a=Δ_e_/Δ_p_, көзөнөктүүлүк коэффициентинин айырмасынын кошумча жүктөөдөн келип чыккан тиешелүү чыңалууга катышы Vc = (1+e0)/a, деп алабыз

башкача айтканда s = A/Vc [cm]

Эгер топурак бир нече катмардан турса, ар бир катмар үчүн s отуруулары эсептелет, ал эми жеке катмарлардын отурууларынын суммасы жалпы отурууну Σ_s_ берет.