5.1 Расчет оснований по второй группе предельных состояний

1.Определяем в характерных точках основания по вертикальной оси расчетного фундамента напряжения от собственного веса грунта по формуле

,МПа

где, – плотность i-го слоя грунта, т/м³;

– число характерных точек;

– толщина слоя грунта между характерными точками, м.

МПа

МПа

МПа

После определения величин напряжений в характерных точках по ним строится эпюра природных давлений слева от вертикальной оси, проходящей через центр фундамента.

2. Для построения вспомогательной эпюры определяем ординаты равные 0,2* в характерных точках и строим эту эпюру справа от вертикальной оси.

3. Построение эпюры дополнительного давления.

Дополнительным вертикальным давлением P₀ на основание называется разность между средним давлением под подошвой фундамента от нагрузки P_ср и давлением собственного веса грунта на этой же глубине P₀ = P_ср – P_бф = 290,3 – 23 = 267,3 МПа P₀ = 267.3 МПа

Дополнительное давление с глубиной уменьшается, затухает. В теории упругости получен закон его затухания с глубиной. Это формула для упрощения инженерных расчетов представлена в безразмерных координатах и табулирована.

На этой основе вертикальные дополнительные напряжения на глубине Z_i от подошвы фундамента Вычисляем по формуле:

P_zi=α_i*P₀ , МПа

где, α_i коэффициент изменения дополнительного давления в грунте, принимаем по табл.16 в зависимости от формы подошвы фундамента, соотношения сторон прямоугольного фундамента η и относительной глубины.

Для построения эпюры дополнительного давления толща грунтов ниже подошвы фундамента разбиваем на условные элементарные слои h_i толщина не более 0,4 ширины подошвы фундамента b.

Расчеты ведем в табличной форме, строя таблицу справа от чертежа.

Полученные значения P_zi откладываем по подошве каждого элементарного слоя справа от оси, проходящей через центр фундамента.

Нижняя граница снижаемой толщины основания принимаем на глубине Z=H_c, где выполняется условие P_z=0.2P_б.

5. Определяем осадки S методом послойного суммирования по формуле

S= см ,

где, n – число элементарных слоев в пределах сжимаемой толщи грунта H_c;

– ожидаемые осадки i-го элементарного слоя, определяется из условия невозможности бокового расширения грунта по формуле:

, см

где, β – безразмерный коэффициент, корректирующий упрощенную схему расчета, принимаемый 0,8 для всех видов грунтов;

h_i – толщина элементарного слоя, см;

E_i – модуль деформации i-го слоя, МПа, принимается по табл.14 и табл.19;

– полусумма дополнительных давлений к природному в МПа, возникающий на верхней и нижней границе i-го слоя грунта.

В заключении проверяем выполнение условий расчета по второй группе предельных состояний

S≤S_пр, см

где S и S_пр – соответственно расчетное и предельное значение осадки; предельное значение осадки можно принять 8-10 см.

3.2 Выбор глубины заложения подошвы ростверка и типа свай

В это разделе назначаем глубину заложения подошвы ростверка с учетом возможности пучения грунтов при промерзании( аналогично разделу 3.1).

При этом подошву ростверка из условия производства работ располагаем выше УВГ.

Промерзают непучинистые грунты, глубина заложения ростверка назначается из условия минимально-возможной толщины ростверка, то есть d_p= 0.7-0.8 м.

Для устройства фундамента берем железобетонные сваи квадратного сечения. Тип свай принимаем висячий. В первом приближении глубину погружения свай принимаем l_св = 8 м. ниже подошвы ростверка. Учитывая, что при погружении оголовка верхние концы свай разрушаются и их срубают, а так же то, что оголовки свай заделываются в ростверк, общую длину принимаем на 1 м больше, то есть l_св = 9 м.