3.5 Расчёт осадки фундамента
Фундамент мелкого заложения колонны наружной стены имеет габариты:
- ширину b=2,10 м;
- длину l=2,10 м;
- глубину заложения d=3,00 м.
Среднее давление под подошвой фундамента PII=400 кПа, что меньше R=492,86 кПа.
Деформационные свойства грунтов определены лабораторными
компрессионными испытаниями (второй и третий слой) и полевыми
штамповыми (четвертый и пятый слой). Результаты испытаний приведены в таблицах 5.1 и 5.2.
Таблица 5.1 Результаты компрессионных испытаний |
||||
Глубина 2,0 м (слой 2)
|
|
Глубина 3.5 м (слой 3)
|
||
P, кПа |
е |
|
P, кПа |
е |
0,0 |
0,457 |
|
0,0 |
0,530 |
50 |
0,454 |
|
50 |
0,527 |
100 |
0,451 |
|
100 |
0,524 |
200 |
0,448 |
|
200 |
0,521 |
400 |
0,444 |
|
400 |
0,516 |
Таблица 5.2 Результаты штамповых испытаний. |
|
||||||||||
Глубина 4,5 м (слой 4) |
|
Глубина 9.0 м (слой 5) |
|
|
|||||||
Диаметр штампа |
Диаметр штампа |
|
|||||||||
d=27,7 см |
|
d=27,7 см |
|
|
|||||||
P, кПа |
S, мм |
|
P, кПа |
S, мм |
|
|
|||||
|
|
|
|||||||||
0,0 |
0 |
|
0,0 |
0 |
|
|
|||||
50 |
0,32 |
|
50 |
0,87 |
|
|
|||||
100 |
0,66 |
|
100 |
1.75 |
|
|
|||||
150 |
1,0 |
|
150 |
2.62 |
|
|
|||||
200 |
1,34 |
|
200 |
3.5 |
|
|
|||||
250 |
1.68 |
|
250 |
4.92 |
|
|
|||||
300 |
2.02 |
|
300 |
7.41 |
|
|
|||||
400 |
2,38 |
|
350 |
14.20 |
|
|
|||||
600 |
2.95 |
|
|
|
|
|
|||||
Фундамент под наружной колонной не является центрально нагруженным. Расчет осадки ведется для центральной оси фундамента и за интенсивность нагрузки на грунт под подошвой фундамента принимается средняя ордината трапецеидальной эпюры внецентренно нагруженного фундамента, что в расчетном отношении позволяет считать его центрально нагруженным.
Вычисление ординат эпюры природного давления σzg,i :
При планировке срезкой эпюра природного давленияна планировочной отметке DL принимается равной нулю.
На границе 1 и 2 слоев
σzg,1=γ1*h1=18*1.22=21.96 кПа.
На границе 2 и 3 слоев
σzg,2=σzg,1+γ2SB*h2=21.96+18.9*1,10/(1+0,457)=36.23 кПа.
На отметке подошвы фундамента
σzg,0=36.23+1,86=38.09 кПа.
На границе 3 и 4 слоев
σzg,3=σzg,2+γ3SB*h3=38.091.86=38.09 кПа.
На границе 4 и 5 слоев
σzg,4=σzg,3+γ4SB*h4=98,64 кПа.
С учетом давления толщи воды высотой hw=8,15м над суглинком тугопластичным, являющимся водоупором
σzg,4w=σzg,4+γw*hw=98,64+10*8,15=180,14 кПа.
В пятом слое на глубине 0,43 м от границы 4между 4 и 5 слоями:
σzg,5=σzg,4w+γ5*h5=180,14+21,80*0,43=189,51 кПа.
Вычитание ординат вспомогательной эпюры 0,2*σzg,i:
Таблица 5.3
σzg,i, кПа |
21.96 |
36.23 |
38.09 |
44.38 |
98,64 |
180,14 |
189,51 |
0,2*σzg,i, кПа |
- |
- |
- |
8.87 |
19,73 |
36,03 |
37,90 |
Вычисление ординат эпюры дополнительного давления σzp,i :
Соотношение сторон фундамента η=l/b=1,00.
σzp,0=PII - σzg,0=400 – 38.09=361.91кПа. σzp,i= σzp,0* αi, кПа.
Таблица 5.4
№п.п. |
ξ |
|
α |
σzp кПа |
0,2σzg кПа |
|
1 |
0 |
0 |
1 |
361,91 |
72,382 |
|
2 |
0,4 |
0,42 |
0,96 |
347,4336 |
69,48672 |
|
3 |
0,8 |
0,84 |
0,8 |
289,528 |
57,9056 |
|
4 |
1,2 |
1,26 |
0,606 |
219,3175 |
43,86349 |
|
5 |
1,6 |
1,68 |
0,449 |
162,4976 |
32,49952 |
|
6 |
2 |
2,1 |
0,336 |
121,6018 |
24,32035 |
|
7 |
2,4 |
2,52 |
0,257 |
93,01087 |
18,60217 |
|
8 |
2,8 |
2,94 |
0,243 |
87,94413 |
17,58883 |
|
9 |
3,2 |
3,36 |
0,201 |
72,74391 |
14,54878 |
|
10 |
3,6 |
3,78 |
0,16 |
57,9056 |
11,58112 |
|
11 |
4 |
4,2 |
0,131 |
47,41021 |
9,482042 |
|
12 |
4,4 |
4,62 |
0,108 |
39,08628 |
7,817256 |
|
13 |
4,8 |
5,04 |
0,091 |
32,93381 |
6,586762 |
|
14 |
5,2 |
5,46 |
0,077 |
27,86707 |
5,573414 |
|
15 |
6 |
6,3 |
0,067 |
24,24797 |
4,849594 |
|
16 |
6,4 |
6,72 |
0,058 |
20,99078 |
4,198156 |
|
17 |
6,8 |
7,14 |
0,051 |
18,45741 |
3,691482 |
2 слой – супесь твердая (глубина отбора 2,50 м)
Выполняю поверочный расчет для значений:
σzg,2=200 кПа, σzg,1=100 кПа.
e1=0,451, е2=0,448.
Коэффициент сжимаемости
m0,2=(0,448-0,451)/(200 - 100)=0,000030кПа-1.
Относительный коэффициент сжимаемости
mv,II=m0,2/(1+е1)=0,00003/(1+0,448)=0,0000191 кПа-1.
Модуль деформации при β=0,74 для супеси:
ЕII=β/mv,II=0,74/0,0000191=38743,46 кПа=38,74 МПа.
3 слой – (глубина отбора 3.50 м)
Коэффициент сжимаемости
m0,3=(е1-е2)/(σzполн - σzg)=(0,527-0,524)/(263,77-50,01)=0,000041кПа-1.
Относительный коэффициент сжимаемости
mv,III=m0,3/(1+е1)=0,000041/(1+0,527)=0,0000252 кПа-1.
Модуль деформации при β=0,74 для песков:
ЕIII=β/mv,III=0,74/0,0000252=29344,88 кПа=29,34 МПа.
4 слой – песок крупный, плотный, насыщенный водой (глубина 4,50 м)
σzg=(63,52+180,14)*0,50=121,83 кПа. S1=0,65мм.
σzполн=σzg+(86,49+20,64)*0,50=175,40 кПа. S2=0,90мм.
Δσz=175,40-121,83=53,57 кПа. ΔS=0,90-0,65=0,25 мм.
Модуль деформациипри коэффициенте Пуассона для песка ν=0,25:
ЕIV=ω*(1-ν2)*d* Δσz/ΔS=0,79*(1-0,252)*27,7*53,57/0,025=43960 кПа=
=43,96 МПа.
5 слой – суглинок тугопластичный (глубина 12,00 м)
σzg=184,83 кПа. S1=1,50мм.
σzполн=σzg+(20,64+18,15)*0,50=204,23 кПа. S2=1,65мм.
Δσz=204,23-184,83=19,40 кПа. ΔS=1,65-1,50=0,15 мм.
Модуль деформации при коэффициенте Пуассона для суглинка тугопластичногоν=0,22:
ЕV=ω*(1-ν2)*d* Δσz/ΔS=0,79*(1-0,222)*27,7*19,40/0,015=26932 кПа=
=26,93 МПа.
Вычисление осадки в пределах сжимаемой толщиНс=5,87 м.
3 слой (6 элементарных слоев и 1 неполный слой):
S3=0,0156 м=1,56 см.
S3=1,56 см.
4 слой (6 элементарных слоев и 2 неполных слоя):
S4=0,0025 м=0,25 см.
S4=0,25 см.
Суммарная осадка S=S3+S4=1,56+0,25=1,81см, что меньше максимальной величины осадки Su=8,00 см для гражданского здания с полным железобетонным каркасом.
Условие расчета по второму предельному состоянию для фундамента наружной колонны (ось А) S<Suвыполнено.
Окончательно принимаю под наружные колонны (ось А и Г) отдельные фундаменты 2Ф21.3-9:
- ширина b=2,10 м;
- длина l=2,10 м;
- глубина заложения d=3,00 м.