Собственный вес фундамента составит

Вес грунта составит

(13)

Общая нагрузка:

(14)

Среднее давление под подошвой фундамента

(15)

Так как Р_ср=302.91кПа<R=484.11кПа – условие необходимое для расчета по деформациям, выполняется.

3.3 Расчет оснований по деформациям

Задача расчета по деформациям состоит в том, чтобы не допустить такие деформации основания, при которых нарушается нормальная эксплуатация надземных конструкций. Основное условие расчета определяется выражением

SS_U , (16)

где: S – совместная деформация основания и сооружения, определяемая расчетом;

S_U – предельное допустимое значение деформации основания, определяемое по таблице 19 [17].

Если условие (16) не удовлетворяется, то возможно применение следующих мероприятий: изменение размеров фундамента; переход к другому типу фундаментов; улучшение деформативно-прочностных показателей грунта основания; изменение верхнего строения.

Определим осадку ленточного фундамента шириной 1,0м, среднее давление по подошве фундамента Р_ср=302.91 кПа, глубина заложения от планировочной отметки равна 1.66 м. Инженерно-геологические условия в соответствии с чертежом на листе 1, физико-механические характеристики грунта в соответствии с таблицей 3.

Строим эпюру распределения вертикальных напряжений от собственного веса в пределах глубины 6b=ниже подошвы фундамента согласноформуле (17).

Вертикальные природные напряжения _zq на некоторой глубине Z от поверхности грунта определяют по формуле

(17)

где _i – удельный вес грунта i-го слоя;

h_i – толщина i-го грунта;

n – число слоев грунта в пределах глубины Z. Удельный вес грунтов залегающих ниже уровня подземных вод, но выше водоупора, должен приниматься с учетом взвешивающего действия воды, т.е.

(18)

где _si, e_i – соответственно удельный вес частиц грунта и коэффициент пористости i-го слоя грунта;

_=10 кН/м³ – удельный вес воды.

На кровле водоупорного пласта эпюра напряжений от собственного веса грунта имеет скачок за счет гидростатического давления. Этот прирост составляет _-h_o.

Дополнительные вертикальные напряжения от внешней нагрузки определяют по формуле

_zp=P₀ , (19)

где Р₀=Р_ср-_zg,0 – дополнительное вертикальное давление на основание;

Р_ср – среднее давление под подошвой фундамента;

_zg,0 – вертикальное напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента;

 - коэффициент, учитывающий уменьшение дополнительных напряжений по глубине. Значения  приведены в таблице 20 [17] и определяются в зависимости от и.

-по подошве фундамента

_Zq0 =₁h₁= ;

0,2_Zq0=.

-по подошве первого слоя

_Zq1=_Zq0+₁h₂=;

0,2_Zq1=.

-по подошве второго слоя

_Zq2=_Zq1+₂h₃=;

0,2_Zq2=.

-по уровню грунтовых вод

_Zq3=_Zq2+₃h₄=;

0,2_Zq3=.

-по подошве третьего слоя

_Zq4=_Zq3+_sb1h₅=;

0,2_Zq4=.

Эпюры _Zqi и 0,2_Zqi показаны на листе 1.

Осадка основания S с использованием расчетной схемы в виде линейно-деформируемого полупространства определяется методом послойного суммирования по формуле

(20)

где =0,8 – безразмерный коэффициент;

_{zp, i} – среднее напряжение в i-ом слое;

h_i – толщина i-го слоя;

E_i – модуль деформации i-го слоя грунта.

Метод послойного суммирования используется для расчета осадок фундамента шириной до 10м, при отсутствии в пределах сжимаемой толщи грунтов с модулем деформации Е>100МПа. Сущность метода заключается в определении осадок элементарных слоев основания в пределах сжимаемой толщи от дополнительных вертикальных напряжений _zp, возникающих от нагрузок, передаваемых сооружением.

В случае плоской задачи вертикальные сжимающие напряжения распределяются на глубину до 6b. Для определения глубины сжимаемой толщи Н_с вычисляют напряжения от собственного веса грунта _zq и дополнительные - от внешней нагрузки _zp.

Нижняя граница сжимаемой толщи основания принимается на глубине Z=H_c от подошвы фундамента, где выполняется условие

_zp=0,2_zq . (21)

При наличии ниже указанной глубины грунтов с модулем деформации Е5МПа должно соблюдаться условие

_zp0,1_zq . (22)

Расчет осадки удобно вести с использованием графических построений в следующей последовательности (чертеж лист 1):

Строим инженерно-геологический разрез грунтов строительной площадки на месте рассчитываемого фундамента. На разрез наносят основные размеры фундамента. Однородные слои грунта ниже подошвы фундамента расчленяют на слои толщиной h_i0,4b. На границах указанных слоев по оси фундамента определяют напряжения _zq и _zp.

Дополнительное давление на основание под подошвой фундамента.

_Zp0=P_ср-_Zq0.

Толщу грунта мощностью 6b=6м ниже подошвы фундамента разбиваем на слои h_i0,4b0,41,0=0,4 м. Принимаем h=0.4м

Эти слои показываем на рисунке (чертеж лист1).

Далее строим эпюру распределения дополнительных (к боковому) вертикальных напряжений в грунте по формуле (19), где  определяем в зависимости от

Чтобы избежать интерполирования примем Z=h₁, при =0,8. Вычисления сведем в таблицу 4. Осадку определим по формуле (20) в пределах сжимаемой толщи, т.е. до точки пересечения эпюр _Zip=0,2_Zq.

Таблица 4 – Красчету осадки фндамента

Наименование грунта	Еi , МПа	Толщина пласта грунта, м	i или sbi, кН/м3	Z0, кПа	0.2 Zq, кПа	hi,м	Zi, м	=2Z/b, м		Zp, кПа	Si , м
Супесь твердая уплотненная песчаными сваями	16	8.8	19.6	31.36	6.27	0	0	0	1	271.55	-
				39.2	7.84	0.4	0.4	0.8	0.881	239.24	0.004785
				47.04	9.41	0.4	0,8	1.6	0.642	174.33	0.003487
				54.88	10.98	0.4	1.2	2.4	0.477	129.53	0.002591
				62.72	12.54	0.4	1.6	3.2	0.374	101.56	0.002031
				70.56	14.11	0.4	2.0	4.0	0.306	83.09	0.001662
				78.4	15.68	0.4	2.4	4.8	0.258	70.06	0.001401
				86.24	17.25	0.4	2.8	5.6	0.223	60.56	0.001211
				94.08	18.82	0.4	3.2	6.4	0.196	53.22	0.001064
				101.92	20.38	0.4	3.6	7.2	0.175	47.52	0.000950
				109.72	21.94	0.4	4.0	8.0	0.158	42.90	0.000858
				117.6	23.52	0.4	4.4	8.8	0.143	38.83	0.000777
				125.44	25.09	0.4	4.8	9.6	0.132	35.85	0.000717
				133.28	26.66	0.4	5.2	10.4	0.122	33.13	0.000663
				141.12	28.22	0.4	5.6	11.2	0.113	30.68	0.000614
				148.96	29.79	0.4	6.0	12.0	0.106	28.78	0.000576

Суммируем осадку в пределах сжимаемой толщи H_l= м.

S_i=0.0233м

S_n=8см.

Следовательно, основное условие расчета по 2-ой группе предельных состояний удовлетворяется.