3.3 Определение контактных напряжений и проверка возможности опирания сооружения на естественное основание.

В практике проектирования контактные напряжения определяются по формулам внецентренного сжатия:

(10)

где e_p - эксцентриситет приложения равнодействующей вертикальных сил, м.

(11)

Строительный случай.

кПа

Эксплуатационный случай.

Расчетное сопротивление грунта основания R определяется по формуле:

(12)

где , – коэффициенты условий работы, определяются по СНиП 2.02.01-83;

К=1;

M_=0,69; M_g=3,65; M_с=6,24 - коэффициенты несущей способности

грунта, определяемые в зависимости от угла внутреннего трения грунта несущего слоя;

K_z= 1,0 , коэффициент, учитывающий масштабный фактор

- удельный вес грунта ниже подошвы фундамента, кН/м³.

кПа

При передаче фундаментом нагрузки грунту с эксцентриситетом должны выполняться условия:

(13)

Так как условие (13) не выполняется то нам надо либо изменить параметры ФМЗ, либо запроектировать искусственное основание. Мы проектируем искусственное основание.

3.4 Расчет грунтовой подушки

Грунтовые и, в частности, песчаные подушки являются разновидностью искусственных оснований. При этом мелиорация свойств грунтов основания достигается посредством замен слабого грунта, грунтом (в нашем курсовом проекте это грунт засыпки), имеющем более высокие прочностные характеристики и меньшую сжимаемость.

Применение грунтовой подушки позволяет запроектировать ФМЗ с разумными значениями ширины подошвы в и глубины заложения d.

Толщина грунтовой подушки определяется из условия:

(14)

где - удельный вес грунта засыпки, кН/м³ (под водой с учетом взвешивающего действия воды);

- удельный вес грунта соответственно ниже и выше грунтовой подушки, кН/м³;

h_п =4,2 толщина подушки.

Проверяем условие (14) с учетом следующих формул:

Ширина подошвы грунтовой подушки:

(15)

м

но не менее условий ширины фундамента:

(16)

где К₀ – коэффициент рассеивания

(17)

где b- ширина подошвы причальной стенки;

z = 4,2 м- расстояние от нижнего обреза фундамента сооружения до подошвы грунтовой подушки, м.

м

102,32414,98

Таким образом, при дальнейших расчетах h_П принимаем равной 4,2 м.

3.5 Расчеты основания на устойчивость

Расчеты основания на устойчивость по различным схемам относятся к расчетам по 1 группе предельных состояний.

Необходимость проверки устойчивости основания и общей устойчивости системы «основание - сооружение» причальных набережных предопределяется тем, что равнодействующая внешних сил действует под некоторым углом к вертикали.

В данном курсовом проекте мы выполняем проверку устойчивости по двум схемам:

- плоский сдвиг (действие результирующей горизонтальных сил);

- глубинный сдвиг (совместное действие результирующих горизонтальных и вертикальных сил).

Устойчивость основания или общая устойчивость системы «сооружение- основание» считается обеспеченной, если выполняется условие:

(18)

где γ_с- коэффициент учитывающий сочетание нагрузок;

- коэффициент условий работы:

для песчаных грунтов – 1.0

- коэффициент, учитывающий сочетание нагрузок – 1.0

F_И- сила предельного сопротивления грунта основания (равнодействующая удерживающих усилий);

R – обобщенная сила предельного сопротивления грунта основания (равнодействующая удерживающих усилий);

γ_п– нормативный коэффициент надежности по назначению сооружения 1,15, для сооружений 3 класса.

3.5.2 Проверка общей устойчивости системы «основание- сооружение» при скольжении по круглоцилиндрической поверхности.

Инженерные методы расчета устойчивости оснований совместно с сооружениями применяется в случаях:

-основание неоднородно по глубине;

-основание расположено на откосе или вблизи него;

-пригрузка с разных сторон неодинакова, причем большая из них в общем случаи должна превышать расчетное сопротивление грунта основания R.

Потеря устойчивости грунта основания при глубинном сдвиге происходит по сложным криволинейным поверхностям, которые для упрощения анализа заменяются на круглоцилиндрические поверхности.

Кругло цилиндрические поверхности проводятся через заднее ребро подошвы фундамента гравитационной причальной набережной. Ввиду того, что через это ребро можно провести бесконечное множество поверхностей скольжения, отыскиваем такую поверхность, для которой коэффициент запаса устойчивости имеет наименьшее значение. Данная задача решается методом последовательных приближений.

Коэффициент запаса устойчивости определяется по формуле:

(21)

где М_уд. – главный момент удерживающих сил относительно центра скольжения, кН*м;

М_оп. – главный момент сдвигающих сил относительно центра скольжения, кН*м.

Рассчитываем в следующей последовательности:

1 Проводим круглоцилиндрическую поверхность радиусом R, координаты центра скольжения определяем по формулам Яропольского:

(22)

- коэффициент активного давления грунта под подошвой ФМЗ.

2 Толщу грунтов, расположенных выше круглоцилиндрической поверхности скольжения, разбиваем на блоки 1.5-3 м; при пересечении поверхностью скольжения границ слоев грунтов следует назначить границы блока таким образом, чтобы дуга поверхности находилась в пределах одной разновидности грунта;

3. Круглоцилиндрическая поверхность приведена в приложении Д, расчет устойчивости производится в табличной форме, приведенной в приложении Е.

Вычисляем коэффициент запаса устойчивости по формуле:

(23)