3.3.4. Конструирование песчаной подушки
Проверяем прочность
подстилающего слоя грунта, расположенного
на глубине
ниже подошвы фундамента по формуле:
где
вертикальное
напряжение в грунте на глубине
от подошвы фундамента, соответственно
от нагрузки на фундамент и от собственного
веса грунта;
расчетное
сопротивление грунта пониженной
прочности на глубине
.
Для определения
находим:
Принимаем
по табл. 24[1].
Тогда
Вертикальное напряжение от собственного веса грунта на кровле слабого подстилающего слоя:
Для условного
фундамента на кровле подстилающего
слоя, с характеристиками грунта
определяем расчетное сопротивление:
где
,
по табл. 15[1];
по т. 16 [1], при
;
;
– глубина подвала,
ширина
подошвы фундамента, м:
Тогда:
;
Проверяем
условие:
- условие не
выполняется.
Прочность
подстилающего слоя грунта не обеспечивается.
Целесообразно увеличить высоту песчаной
подушки
Проверяем прочность
подстилающего слоя грунта, расположенного
на глубине
ниже подошвы фундамента по формуле:
где вертикальное напряжение в грунте на глубине от подошвы фундамента, соответственно от нагрузки на фундамент и от собственного веса грунта; расчетное сопротивление грунта пониженной прочности на глубине .
Для определения находим:
Принимаем
по табл. 24[1].
Тогда
Вертикальное напряжение от собственного веса грунта на кровле слабого подстилающего слоя:
Для условного
фундамента на кровле подстилающего
слоя, с характеристиками грунта
определяем расчетное сопротивление:
где , по табл. 15[1];
по т. 16 [1], при
;
;
– глубина подвала,
ширина подошвы фундамента, м:
Тогда:
;
Проверяем
условие:
- условие
выполняется.
Определяем размеры подушки в плане.
Задаемся
распределением в ней давления под углом
,
тогда размеры подушки понизу определяются
по формулам:
Для определения
размеров подушки поверху задаемся углом
при котором заведомо обеспечивается
устойчивость песчаной подушки.
Рисунок 3.6. Фундамент на песчаной подушке
3.3.5. Расчёт осадок фундаментов.
Рассчитывать осадку основания фундамента под колонну будем методом послойного суммирования.
Строим эпюру
распределения вертикальных напряжений
от собственного веса грунта
:
где
удельный
вес грунта
го
слоя;
мощность
го
слоя.
Удельный вес грунтов, залегающих ниже уровня подземных вод (WL), но выше водоупора, должен определяться с учётом взвешивающего действия воды по формуле:
,
где - удельный вес частиц грунта, кН/мз.
- удельный вес воды, кН/мз;
- коэффициент пористости грунта.
Для
песка средрей крупности:
Для
суглинка мягкопластичного с
:
Для
песка средрей крупности:
Для
глины тугопластичной:
Определяем вертикальные напряжения от собственного веса грунта в характерных плоскостях:
На кровле 1 слоя (песок мелкий маловлажный).
На подошве фундамента:
На отметке уровня грунтовых вод:
На подошве песчаной подушки:
На подошве 3 слоя (суглинок мягкопластичный):
На подошве 4 слоя (песок средней крупности):
На подошве 5 слоя (глина тугопластичная):
Для построения
эпюры дополнительных вертикальных
напряжений толща грунта ниже подошвы
фундамента в пределах глубины,
приблизительно равной 4-6-ти кратной
ширине фундамента, разбивается на ряд
слоёв, мощностью
.
Если в пределах элементарного слоя
попадают два слоя грунта, то эти участки
рассматриваются отдельно. Принимаем
Величина дополнительного вертикального напряжения для любого сечения ниже подошвы фундамента вычисляется по формуле:
,
где
– коэффициент, учитывающий изменение
дополнительного вертикального напряжения
по глубине и определяемый по табл. 24 [1]
в зависимости от
(
– глубина рассматриваемого сечения
ниже подошвы фундамента, см;
– ширина фундамента, м (
))
и
;
– среднее фактическое
давление под подошвой фундамента, кПа
(
);
– вертикальное
напряжение от собственного веса грунта
на уровне подошвы фундамента от веса
вышележащих слоёв, кПа (
).
.
Построив эпюры
и
,
определяем нижнюю границу сжимаемой
(активной) зоны грунта, которая находится
на глубине
ниже подошвы фундамента, где
.
Осадка отдельного фундамента на основании, расчётная схема которого принята в виде линейно-деформируемого полупространства с условным ограничением глубины сжимаемой толщи, определяется по формуле:
|
|
где
– коэффициент, корректирующий упрощённую
схему расчёта (
);
– число слоёв, на которое разделена по глубине сжимаемая толща основания;
– толщина -го слоя грунта, см;
– среднее дополнительное (к бытовому) напряжение в -том слое грунта, равное полусумме дополнительных напряжений на верхней и нижней границах -го слоя, кПа;
– модуль деформации -го слоя, кПа.
где = 15см. (табл.Б1[5].)
Для удобства вычисления осадки фундамента расчёт ведём в табличной форме (табл. 3.3).
Вычисления сводим в таблицу 3.3:
Таблица 3.3. Таблица по расчету осадок
Z,см |
|
α |
|
|
|
|
|
|
Песок крупный, средней плотности, маловлажный. |
||||||||
0 |
0 |
1,000 |
0 |
755,80 |
46,70 |
9,34 |
35000 |
0 |
25 |
0,45 |
0,953 |
25 |
720,03 |
51,18 |
10,24 |
35000 |
0,422 |
50 |
0,91 |
0,879 |
25 |
596,33 |
55,67 |
11,13 |
35000 |
0,376 |
75 |
1,36 |
0,601 |
25 |
454,16 |
60,16 |
12,03 |
35000 |
0,300 |
100 |
1,82 |
0,444 |
25 |
335,58 |
64,65 |
12,93 |
35000 |
0,226 |
110 |
2,0 |
0,391 |
10 |
295,71 |
66,44 |
13,29 |
35000 |
0,072 |
125 |
2,27 |
0,333 |
15 |
251,68 |
67,95 |
13,59 |
35000 |
0,101 |
150 |
2,73 |
0,253 |
25 |
191,22 |
70,47 |
14,09 |
35000 |
0,127 |
175 |
3,18 |
0,197 |
25 |
148,89 |
72,98 |
14,60 |
35000 |
0,097 |
180 |
3,27 |
0,189 |
5 |
142,85 |
73,48 |
14,70 |
35000 |
0,017 |
Суглинок мягкопластичный |
||||||||
200 |
3,64 |
0,157 |
20 |
118,66 |
75,39 |
15,08 |
12500 |
0,167 |
225 |
4,09 |
0,129 |
25 |
97,50 |
77,77 |
15,55 |
12500 |
0,173 |
250 |
4,55 |
0,106 |
25 |
80,12 |
80,15 |
16,03 |
12500 |
0,142 |
275 |
5,00 |
0,090 |
25 |
67,87 |
82,54 |
16,51 |
12500 |
0,118 |
300 |
5,45 |
0,077 |
25 |
58,20 |
84,92 |
16,98 |
12500 |
0,101 |
325 |
5,91 |
0,066 |
25 |
49,51 |
87,30 |
17,46 |
12500 |
0,086 |
350 |
6,36 |
0,057 |
25 |
43,08 |
89,68 |
17,94 |
12500 |
0,074 |
375 |
6,82 |
0,050 |
25 |
37,94 |
92,07 |
18,41 |
12500 |
0,065 |
400 |
7,27 |
0,044 |
25 |
33,03 |
94,45 |
18,89 |
12500 |
0,057 |
425 |
7,73 |
0,039 |
25 |
29,48 |
96,83 |
19,37 |
12500 |
0,050 |
435 |
7,91 |
0,038 |
10 |
28,34 |
97,78 |
19,56 |
12500 |
0,019 |
Песок средней крупности, средней плотности. |
||||||||
450 |
8,18 |
0,035 |
15 |
26,76 |
99,28 |
19,86 |
32000 |
0,010 |
475 |
8,64 |
0,032 |
25 |
24,19 |
101,78 |
20,36 |
32000 |
0,016 |
500 |
9,09 |
0,029 |
25 |
21,92 |
104,28 |
20,86 |
32000 |
0,014 |
525 |
9,55 |
0,026 |
25 |
19,65 |
106,78 |
21,36 |
32000 |
0,013 |
|
|
|
|
|
|
|
ΣSi= |
2,842 |
Как видно из таблицы 3.3. нижняя граница сжимаемости толщи (ВС) располагается на отметке -8,05 м, так как
.
Рисунок 3.7. Эпюры осадок фундамента на песчаной подушке