3.3. Проверка напряжений под подошвой фундамента.

Расчет преследует цель определить средние, максимальные и минимальные напряжения под подошвой фундамента и сравнить их с расчетным сопротивлением грунта.

Имеем первоначальные размеры фундамента6 х10,4м.

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

P= N_I/A ≤ R/γ_п; (3.8)

P_max = N_I/A+M_I/W ≤γ_c*R/γ_п; (3.9)

P_min = N_I/A- M_I/W ≥0; (3.10)

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;

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 (3.11)}

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 = 6 м

P = N_I/A ≤ R/γ_п

Нагрузка от веса фундамента:

V_ф =(6*10,4**1)+(5*9,4*1)+(4*8,4*1)+(3*7,4*1)=165,2 МН

Р_ф = V_ф*γ_бет =165,2*0,024=3,96МН

Нагрузка от веса грунта:

Р_г = V_гр*γ_SB = 0,21 МН

N_I = 1,1(5,50+1,49+3,96+0+0,21)+(6,60*1,13)=19,73 МН

P =19,73/6*10,4≤0,454/1,4=0,316≤0,324

M_I = 1.1*T*(1.1+h₀+h_ф)=(1,1*0,66)*(1,1+8,2+6)=11,10 МН*м

W= ℓ*b²/6=10,4*6²/6=62,4м

P_max =19,73/6*10,4+11,10/62,4≤1,2*0,454/1,4=0,493≤0,389

P_min =19,73/62,4-11,10/62,4=0,316-0,177=0,135≥0

Проверка сошлась. Принятые размеры подошвы фундамента равны: b = 6 м, l = 10,4 м. Высота 6м.

3.4. 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=2,4м

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=0,00977*3=0,063мпа

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

σ_zрo=Р- σ_zgo=0,178-0,063 = 0,115МПа

среднее давление на грунт от нормативных постоянных нагрузок:

P = N_II/A = 11,16/62,4= 0,178МПа

N_II = Р₀+Р_п+Р_ф+Р_в+Р_г =(5,50+1,49+3,96+0+0,21)=11,16Н

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=9,94см

Где: S_n – предельно допустимая осадка, см;

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

S≤S_n

2,27≤9,94

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	1,2	1,2	19,8	0,238	0,4	0,975	0,112	-	24
2	3,6	2,4	19,8	0,713	1,2	0,717	0,082	0,097	24	0,0077
3	6	2,4	19,8	1,188	2,0	0,463	0,053	0,067	24	0,0053
4	8,4	2,4	19,8	1,663	2,8	0,304	0,039	0,046	24	0,0036
5	10,8	2,4	19,8	2,139	3,6	0,209	0,024	0,031	24	0,0024
6	13,2	2,4	19,8	2,614	4,4	0,160	0,018	0,021	24	0,0016
7	15,6	2,4	19,8	3,089	5,2	0,122	0,014	0,016	24	0,0012
8	18	2,4	19,8	3,564	6,0	0,087	0,01	0,012	24	0,0009

∑ = 0,0227