Расчет по 1 группе предельных состояний (по несущей способности).

Плоскость действия сил расположена вдоль оси моста. Проверяем критерий жесткости

где - коэффициент деформации фундамента.

Для этого вычисляем при К_Ф = 1 (колодец прямоугольной формы) величину

Здесь b_C – расчетная ширина фундамента, в пределах которой учитывается передача

горизонтального давления на грунт;

b_R – проекция поперечного сечения фундамента на плоскость, перпендикулярную

плоскости действия сил, м; при расчете фундамента на силы, действующие вдоль

моста, под b_R при постоянном поперечном сечении фундамента следует понимать

длину его подошвы, т.е. b_R = a.

K_Ф – коэффициент, учитывающий форму части поперечного сечения фундамента, по

которой передается давление на грунт;

К – коэффициент пропорциональности, кН/м⁴, характеризующий изменение с

глубиной коэффициента постели грунта.

Глубина b_R, отсчитываемая от расчетной поверхности грунта, определяется по формуле

b_R = 3,5b₁ + 1,5

где b₁ – размер горизонтального сечения фундамента в плоскости действия сил, м.

Примечание: для бетона марки “200”: E = 2,65×10⁷ кПа

Когда силы действуют вдоль моста b_R = a = 11,1 м,

.

С учетом наличия трех шахт для выборки грунта размером 2,6×3,8 м, впоследствии заполняемых песком, вычисляем момент инерции сечения кольца относительно оси, перпендикулярной плоскости действия сил:

d_R = 3,5×5,8 + 1,5 = 21,8 м.

В пределах глубины b_R залегает песок мелкий, мощностью h₁ = 1,8 м, К₁ =6000 кН/м⁴, также в этих пределах залегает песок средней крупности h₂ = 10,0 м, K₂ = 4043,3 кН/м⁴, следующий грунт который присутствует на данной глубине – глина ленточная, h₃ = 7,0 м,

K₃ = 5680 кН/м⁴, последний присутствующий грунт в этой глубине супесь темно-серая

h₄= d_R – h₁ – h₂ – h₃ = 3,0 м, К₄ = 2400 кН/м⁴

После подсчета по формуле, приведенной в методичке, получаем приведенное значение коэффициента пропорциональности равное К=3741,8 кН/м⁴.

Коэффициент деформации будет равен:

Глубина заложения d = 19,8 м

В расчете колодец рассматриваем как абсолютно жесткий стержень. Определяем расчетные усилия, действующие в уровне расчетной поверхности.

Вес фундамента:

Вес фундамента определяем при следующих данных:

• Мощность нижней (опорной) подушки – 3 м.

• Мощность верхней плиты – 1,0 м.

• Высота фундамента – 23,0 м.

• Размер шахт в плане – 2,6 ×3,8 м, высота шахт – 19,0 м.

• Толщина наружных стен – 1 м, внутренней – 0,65 м.

• Удельный вес бетона γ_б = 24 кН/м³, с учетом взвешивающего действия воды

= 14 кН/м³

• Шахты заполняются песком, удельный вес песка γ = 15 кН/м³ с учетом

взвешивающего действия воды = 10 кН/м³

• В расчет по 1 – ой группе предельных состояний вводится коэффициент надежности

по нагрузки γ_ƒ, осредненное значение которого назначается равным 1,2

Вес воды на обрезках фундамента:

Сила трения грунта по боковой поверхности фундамента определяется по формуле:

где U_i – периметр поперечного сечения фундамента в пределах i – го слоя грунта, м;

ƒ_i – расчетное сопротивление, кПа, i – го слоя грунта по боковой поверхности

фундамента;

h_i – мощность, м, i – го слоя грунта по боковой поверхности грунта;

n – число участков, границами которых являются границы смены слоев грунтов и

границы смены сечения колодца.

Суммарная вертикальная нагрузка в уровне подошвы фундамента:

Определяем расчетные значения горизонтальной силы Н₁ и момента М₁, действующих в уровне расчетной поверхности грунта (на линии теоретического размыва)

По данным формулам (1) и (2) определяем величины Z₀ и ω₀:

где Z₀ – глубина расположения точки О

ω₀ – угол поворота фундамента вокруг точки О под действием горизонтальной силы и

момента

С_П – коэффициент постели, кН/м³, нескального грунта под подошвой фундамента,

принимаемый:

• при d ≤ 10 м

• при d > 10 м

I_П – момент инерции подошвы грунта, м⁴, относительно главной центральной оси,

перпендикулярной плоскости действия сил.

Смотри рисунок 3.

При определении момента инерции сечения на уровне подошвы фундамента учитывается полная площадь без вычета площади шахт, поскольку они в нижней части при сооружении опорной подушки заполняются бетоном.

Находим напряжения, действующие на подошве фундамента, и выполняем проверки.

По формуле :

По формуле :

По формуле :

Проверка по формулам показывает, что:

Определяем по формуле напряжения, возникающие по боковой поверхности фундамента:

1. в точке

b.) в точке Z = d

Выполняем проверки по формулам (3) и (4), приняв значения η₁=1, η₂=1.

Поскольку точка на глубине лежит в песка средней крупности, то берем ее прочностные характеристики φ₂ = 32,73^○ и с₂ = 0 кПа.

Точка на глубине лежит в супеси, то берем ее прочностные характеристики φ₄ = 22,73^○ и с₁ = 7,14 кПа.

Проверки выполнены.

Снизить запас прочности невозможно, поскольку поперечное сечение колодца взято минимально возможным, а уменьшить глубину заложения нельзя, поскольку предыдущие слои являются очень слабыми грунтами.