2.6 Расчет параметров грунтовой подушки

Грунтовая подушка воспринимает давление от фундамента, передает его нижележащему грунту, распределяя на большую площадь.

При устройстве грунтовых подушек используют крупнозернистые и среднезернистые пески, щебень, гравий, техногенные грунты.

В курсовой работе рассматривается грунтовая подушка из песка, для которого модуль деформации Е составляет: крупнозернистый песок – Е = 30 МПа; среднезернистый – Е = 20 МПа. Коэффициент уплотнения грунтовой подушки должен составлять не менее 0,95, а плотность – _П =2,0 т/м³.

При заложении оголовков труб на дренирующую грунтовую подушку необходимо предусматривать противофильтрационный экран. В курсовой работе экран из рассмотрения исключен.

При расчете грунтовой подушки определяют ее высоту h_n и ширину в плане. Высоту подушки находят из условия обеспечения её прочности:

, (29)

где – удельный вес грунта слабого слоя, равный 19,91 кН/м³;

 – коэффициент, принимаемый по прил.7, равный 0,514;

_п – удельный вес грунта подушки, равный 19,62 кН/м³;

h – заглубление подошвы фундамента, равная 0,28 м;

R – несущая способность грунта, расположенного ниже подушки, определенная по формуле (11).

Примем высоту подушки h_п = 0,5 м, и проверим условие прочности грунта нижележащего слоя:

Ширину песчаной подушки b_п, для удовлетворения приведенных выше требований определяют по формуле:

(30)

где угол  (рис.4) для среднезернистого песка равен 30⁰, крупнозернистого песка – 45⁰.

Длину песчаной подушки определяют по формуле:

(31)

Рис. 4 Схема к определению высоты h_п и b_п грунтовой подушки

Крутизна откоса котлована под подушку m зависит от вида грунта и глубины котлована и согласно СНиП 3.02.01-87 [7] принимаем m = 0,25, т.к. глубина котлована до 1,5 м, вид грунта – супесь.

3 Н рz. Расчет осадки фундамента. Назначение величины

СТРОИТЕЛЬНОГО ПОДЪЁМА ЛОТКА ТРУБЫ

Расчет осадки фундамента производится методом послойного суммирования согласно СНиП 2.02.01, который позволяет учесть неоднородность основания, выражающуюся в изменении модуля деформации грунта по глубине основания. Для горизонтальных площадок, лежащих на вертикальной оси, проходящей через центр подошвы фундамента, вычисляют природное давление от веса грунта _пр и давление от веса сооружения _z (рис. 6).

На осадку фундамента влияет толща грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента, определённой мощности h_сж , которая подлежит определению.

Нижняя граница сжимаемой толщи (НГСТ) находится на глубине, где дополнительные напряжения от сооружения _z составляют 20% от природного давления в основании _пр. Эту границу можно найти графически путем наложения на эпюру давления от сооружения эпюры природного давления, уменьшенного в 5 раз.

Сжимаемую толщу делят на элементы, толщина которых h_i не должна превышать 0,4b_лб . Границы элементов необходимо совмещать с границами естественных слоев грунта и подушки, т.к. модули деформации грунтов (материалов) различны.

Осадку фундамента определяют путем суммирования осадок по элементам слоёв (табл.5):

(32)

где  – безразмерный коэффициент, равный 0,8;

_i – дополнительное вертикальное напряжение в i-ом слое грунта от веса сооружения и действующих нагрузок, кПа;

h_i и E_i – соответственно толщина и модуль деформации i-го слоя грунта;

n – число слоев, на которое разбита сжимаемая толща основания.

Напряжение от давления, создаваемого сооружением, под центром подошвы фундамента на глубине z от его подошвы вычисляется по формуле

, (33)

где  – коэффициент, учитывающий затухание напряжений по глубине основания, принимается по прил.7.

Напряжение по подошве фундамента, влияющее на осадку, определяют по формуле

p_oc= p–’h , (34)

где p – давление по подошве фундамента при высоте насыпи H_н  2,0 м, определенное по формуле (23); если H_н  2,0 м, то р = р - р_ ;

’– удельный вес грунта первого слоя, равный 19,91 кН/м³;

h – глубина заложения фундамента, равная 0,28 м.

Осадку вычисляют от давления, уменьшенного на величину природного давления грунта ’h на уровне подошвы фундамента.

Природное напряжение на глубине от дневной поверхности вычисляют по формуле

, (35)

где _i и h_i – соответственно удельный вес и толщина каждого слоя грунта.

Природные давления от водопроницаемых грунтов, расположенных ниже горизонта вод, определяют с учётом взвешивающего действия воды.

Рис.5 Схема к расчету осадки центра подошвы фундамента

методом послойного суммирования

Таблица 5 - Расчет осадки фундамента

mz=z/bлб м	z=mzbлб , м		, кПа	, м		, кПа	кПа
0,000	0	1	81,45		0,4	7,9	7,9	1,58
0,193	0,4	0,975	79,41375		0,4	7,9	15,8	3,16
0,386	0,8	0,87	70,8615		0,4	7,9	23,7	4,74
0,580	1,2	0,7	57,015		0,4	7,9	31,6	6,32
0,773	1,6	0,62	50,499		0,4	7,9	39,5	7,9
0,966	2	0,58	47,241		0,4	7,9	47,4	9,48
1,063	2,2	0,52	42,354		0,2	3,95	51,35	10,27
1,256	2,6	0,46	37,467		0,4	8,292	59,642	11,9284
1,449	3	0,401	32,66145		0,4	8,292	67,934	13,5868
1,643	3,4	0,35	28,5075		0,4	8,292	76,226	15,2452
1,836	3,8	0,31	25,2495		0,4	8,292	84,518	16,9036
2,029	4,2	0,295	24,02775		0,4	8,292	92,81	18,562
2,222	4,6	0,27	21,9915		0,4	8,292	101,102	20,2204
2,415	5	0,25	20,3625		0,4	8,292	109,394	21,8788
2,609	5,4	0,239	19,46655		0,4	8,292	117,686	23,5372
2,802	5,8	0,228	18,5706		0,4	8,292	125,978	25,1956
2,995	6,2	0,208	16,9416		0,4	8,292	134,27	26,854
3,188	6,6	0,185	15,06825		0,4	8,292	142,562	28,5124

Графически находим НГСТ и определяем, что

Далее рассчитываем осадки для каждого слоя основания и суммарную осадку насыпи:

Строительным подъёмом называют искривление продольного профиля лотка трубы выпуклостью вверх, т.е. в направлении, противоположном ожидаемой осадке, задаваемой при строительстве.

Строительный подъём должен быть таким, чтобы компенсировать ожидаемую конечную осадку фундамента и обеспечить после завершения процесса осадок (стабилизации основания) пропуск воды через трубу без застоев, т.е чтобы не возникали обратные уклоны (рис. 6).

Рис.6 Схема к определению величины строительного подъёма  лотка трубы с уклоном i

Величину строительного подъёма назначают согласно формуле [8]:

 0,5(S+iL_тр) , (36)

где S – осадка, рассчитанная по формуле (31);

i – заданный уклон трубы.

Т.к то принимаем