Определение несущей способности основания
По мере загружения фундамента наблюдаются две критические нагрузки: нагрузка соответствующая началу возникновения в грунте зон сдвига и окончания фазы уплотнения, и нагрузка, при которой под нагруженным фундаментом сформировываются сплошные области предельного равновесия, происходит потеря устойчивости грунтов основания и исчерпывается его несущая способность.
Начальная критическая нагрузка ркр соответствует случаю, когда в основании под подошвой фундамента возникает предельное состояние. Эта нагрузка ещё безопасна в основаниях сооружений, так как до её достижения грунт всегда находится в фазе уплотнения.
При нагрузках, меньших начальной критической, во всех точках основания напряжённые состояния допредельные и деформируемость грунта подчиняется закону упругости (Гука). Следовательно, для определения начальной критической нагрузки могут быть использованы решения теории упругости.
Определение ркр дано в решении В.В. Пузыревского. Грунт рассматривается как однородное, изотропное тело.
,
(7)
где
- удельный вес грунта под подошвой
фундамента;
- глубина заложения фундамента;
- угол внутреннего трения грунта под
подошвой фундамента;
- удельное сцепление грунта под подошвой
фундамента.
С-1:
206,41
кПа
С-2:
148,59
кПа
Давление, равное ркр или меньше его, рассматривается как абсолютно безопасное давление на основание.
Строительные нормы
СП 22.133300 [3] допускают развитие пластических
деформаций в краевых участках фундаментов
на глубину 0,25 ширины фундамента
.
Такая нагрузка соответствует расчётному
сопротивлению грунта, которое определяется
по формуле
(8)
Численные значения
коэффициентов
,
и
приведены в [4, прил. 3].
С-1:
=
237,39 кПа
С-2:
=
173,57 кПа
При увеличении нагрузки на основание сверх ркр в грунтах основания формируются области предельного состояния, грунты теряют свою несущую способность и развивается незатухающая провальная осадка, сопровождаемая выпором грунта в стороны и на поверхность в случае неглубокого заложения фундамента. Такое состояние не допустимо для любого сооружения. Предельную нагрузку рассчитывают по формуле
,
(9)
где
,
и
- коэффициенты несущей способности
грунта основания, зависящие от угла
внутреннего трения, приведены в [4, прил.
3];
,
,
и
- параметры те же, что и в формуле (7).
С-1:
=
630,62 кПа
С-2:
= 448, 36 кПа
Величина вертикального давления фундамента на грунт рассчитывается по формуле
P = F / S, (10)
где F - вертикальная нагрузка на уровне подошвы фундамента, кН, приведенная в табл. 2 в соответствии с номером варианта, S – площадь поперечного сечения фундамента.
P = 7500 / (5,2 * 3) = 480,77 кПа
Вывод: т.к. расчетное сопротивление грунта R= 237,39 кПа меньше чем нагрузка на основание Р = 480,77 кПа, то необходимо уменьшить нагрузку на основание, либо увеличить глубину заложения фундамента, либо увеличить площадь фундамента. Из предложенного выбираю уменьшить нагрузку.
F = R * S = 237,39 * 5,2 * 3 = 3700 кН.