3.3. Определение расчетного сопротивления грунта под подошвой фундамента

R=1,7 R₀[1+K₁(b-2)]+K₂*γ*(d-3)

R = 1,7 (0,20[1+0,02(6-2)]+1,5*11,78(4-3)*0,001) = 0,397 МПа

3.4. Проверка напряжений под подошвой фундамента.

Определим среднее, максимальные и минимальные напряжения под подошвой фундамента и сравниваем их с расчетным сопротивлением грунта:

P= N_I/A ≤ R/γ_п;

P_max = N_I/A+M_I/W ≤γ_c*R/γ_п;

P_min = N_I/A- M_I/W ≥0;

где: P, P_max , P_min- среднее максимальное и минимальное давление подошвы фундамента на основание;

N_I – расчетная вертикальная нагрузка на основание с учетом гидростатического давления, Мн;

M_I – расчетный момент относительно оси проходящей через центр тяжести подошвы фундамента, м²;

W- момент сопротивления по подошве фундамнта,м³;

А- площадь подошвы фундамента, м²;

W = ℓ*b²/6 = 14*6²/6 = 90 м³;

R- расчетное сопротивление грунта под подошвой фундамента, МПА;

γ_с = 1,2- коэффициент условий работ;

γ_п = 1,4 – коэффициент надежности по назначению сооружения.

N_I = 1,1( Р₀+Р_п+Р_ф+Р_в+Р_г)+γ_ƒ*Р_к =

=1,1(4,9+1,49+5,184+0,48)+1,13*6,6=13,26+7,458=20,718 Н.

где: Р_ф, Р_г – нагрузка от веса фундамента и грунта на его уступах с учетом взвешивающего действия воды;

Р_в – нагрузка от веса воды;

h_ф – высота конструкции фундамента, h_ср = 3,6 м;

Р_ф = U_ф*γ_бет =216*0,024 = 5,184 МН

Р_г = U_гр*γ_SB = 50*0,00966 = 0,48 МН

M_I = 1.1*T*(1.1+h₀+h_ф) = 1,1*0,66*(1,1+7,4+3,6)=8,78МН*м

P = N_I/A ≤ R/γ_г; Р= 20,718/90≤0,397/1,4; P = 0,230 ≤ 0,284;

P_max=N_I/A+M_I/W ≤γ_c*R/γ_г; P_max=0,230+8,78/90 ≤1,2*0,397/1,4;

P_max=0,327 ≤0,340;

P_min = N_I/A- M_I/W ≥0; P_min = 0,230 –0,097=0,133≥0;

Условия соблюдаются.

Принимаем размеры фундамента

b = 6 м, ℓ= 15 м, h_ф = 3,6 м,d_п = 4 м,

рис.1 Эскиз фундамента

3.5. Расчет осадки фундамента.

Метод послойного суммирования для расчета осадок фундамента шириной менее 10м согласно СНиП 2 02. 01 – 83.

Величина осадки фундамента определяется по формуле:

S=β

Где: β – безразмерный коэффициент, равный 0,8;

σ_zpi – среднее вертикальное (дополнительное) напряжение в i-м слое грунта;

h_i, E_i – соответственно толщина и модуль деформации i-го слоя грунта (табл. 1.2);

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

Техника расчета сводится к следующему.

1. Сжимаемую толщу грунта, расположенную ниже подошвы слоя фундамента, разбиваем на элементарные слои:

h_i ≤ 0,4*b = 0,4*6 = 2,4 м.,

где: b =6 м – ширина подошвы фундамента; границы слоев должны совпадать с границами слоев грунтов и уровнем подземных вод. Глубина разбивки должна быть примерно равна 3b = 3*6 = 18м.

2. Определяем значения вертикальных напряжений от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента и на границе каждого подслоя:

σ_zg = σ_zgo+∑γ_i*h_i;

где: σ_zgo- вертикальное напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента;

γ_i – удельный вес грунта i-го слоя;

h_i- толщина i-го слоя грунта.

σ_zgo= γ_SB*d_n ;

Начиная от линии размыва грунта до границы растительного слоя с песком (0 м)

σ_zg= 12,2*0= 0 МПа;

Слой: песок до глубины 1 метр – уровня грунтовых вод (0 м)

σ_zg= 19,6*0=0 МПа;

Слой песка на глубине более 1 метра расположен ниже уровня подземных вод. Удельный вес определяем по формуле:

γ_SB=(γ_S – γ_ω)/(1+e)= (26,4 – 10)/(1+0,697)=9,66;

σ_zgo= 0,00966*3+ 0 = 0,029 МПа;

3. Определяем дополнительное вертикальное напряжение в грунтах под подошвой фундамента:

σ_zрo=Р- σ_zgo= 0,226 – 0,029 = 0,197 МПа

среднее давление на грунт от нормативных постоянных нагрузок:

P = N_II/A =11,23/49,65=0,226 МПа

N_II = Р₀+Р_п+Р_ф+Р_в+Р_г = 4,9+1,49+5,184+0,48=12,054 Н

Значения ординат эпюры распределения дополнительных вертикальных напряжений в грунте:

σ_zpi = αi*σ_zp0;

где: α – коэффициент, принимаемый по таблице 3.4, в зависимости от формы подошвы фундамента и относительной глубины ζ = 2Z/b.

Вычисления проводятся в таблице 4.

4. Определяем нижнюю границу сжимаемой толщины – В. С. Она находится на горизонтальной плоскости, где соблюдается условие

σ_zp ≤0.2*σ_zg

5. Определяем осадку каждого слоя фундамента:

S = β*(σ_zpiср * h_i/E_i);

где: σ_zpiср – среднее дополнительное вертикальное напряжение в i-ом слое грунта, равное полу сумме указанных напряжений на верхних и нижних границах слоя.

β = 0,8 – безразмерный коэффициент для всех видов грунтов.

Осадка основания фундамента получается суммированием величины осадки каждого слоя. Она не должна превышать предельно допустимой осадки сооружения:

S_n = 1.5√ℓ_p = 1.5*√44 = 9,95 см.

Где: S_n – предельно допустимая осадка, см;

ℓ_p = 44 м. – длина меньшего примыкающего к опоре пролета, м.

S=3,66 см.

S≤S_n

3,66 <9,95

Таблица № 4 .

Номер расчетного слоя	Глубина подошвы расчетного слоя от подошвы фундамента, Zi, м	Толщина слоя,hi, м	Расчетный удельный вес грунта, кН/м3 γ	Природное давление σzgна глубине zi, МПа	Коэффициент ζ=2Zi/b	Коэффициентαi	Дополнительное давление σzpна глубине ZI ,кПа	Среднее дополнительное давление в слое σzp ср,кПа	Модуль деформации грунта Еi , кПа	Осадка слоя Si , м
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
1	0,72	0,72	0,0103	0,036	0,4	0,977	0,192	0,203	18	0,0065
2	2,16	1,44	0,0103	0,0438	1,2	0,749	0,148	0,157	18	0,010
3	3,6	1,44	0,0103	0,0438	2,0	0,529	0,104	0,121	18	0,0077
4	5,04	1,44	0,0103	0,0438	2,8	0,383	0,075	0,091	18	0,0058
5	6,48	1,44	0,0103	0,0438	3,6	0,285	0,056	0,075	18	0,0048
6	7,92	1,44	0,01055	0,0442	4,4	0,218	0,043	0,064	21	0,0035
7	9,36	1,44	0,01055	0,0442	5,2	0,170	0,033	0,048	21	0,0026
8	10,8	1,44	0,01055	0,0442	6,0	0,136	0,027	0,039	21	0,0021