Определение расчетных характеристик физического состояния грунтов

    Согласно  таблице 2/2/, глубина заложения фундамента в зависимости от глубины расположения уровня подземных вод не менее d_f. Как видим, максимальной является глубина заложения фундаментов в зависимости от конструктивных особенностей здания поэтому окончательно принимаем глубину заложения фундаментов равной  d =  1,950м.

2.2. Определение размеров  подошвы фундамента 

    2.2.1. Общие положения. 

          В данном разделе необходимо:

          - определить предварительные размеры  подошвы фундамента;

          - определить величину расчетного  сопротивления грунтов (R);

          - определить значение среднего, максимального и минимального  давления под 

             подошвой фундамента. 

    2.2.2. Назначение предварительных  размеров подошвы  фундамента. 

    Принимаем глубину заложения фундамента 1,95м в в зависимости от величины слоя слабых грунтов. Размеры подошвы фундамента определяем путем последовательных приближений.

    В порядке первого приближения  площадь подошвы фундамента определяем по формуле:

    

     

    где   N_{0 II} - расчетная нагрузка в плоскости обреза фундамента для расчета основания по предельному состоянию второй группы, кН;

    R₀ - расчетное сопротивление грунта, залегающего под подошвой фундамента;

    g_m - осредненное значение удельного веса материала фундамента и грунта на его уступах, принимается равным 20 кН/м³;

    d - глубина заложения фундамента от уровня планировки.

    

    Путем последовательных приближений нахожу, что мне подходит фундамент с  площадью подошвы 4,2х3,0 = 12,6 . 

2.2.3. Определение расчетного  сопротивления грунта 

    Расчетное сопротивление грунта основания  R для зданий без подвала определяется по формуле:

    

         

Принятые в  формуле обозначения:

g_с1 и g_с2 – коэффициенты условий работы, принимаемые по таблице 3 [2]: для пылевато-глинстых грунтов и сооружений с жёсткой конструктивной схемой при соотношении длины сооружения к высоте 72/12 = 6  = 1,2  и = 1,0.

k – коэффициент, принимаемый 1,1 т.к. прочностные характеристики определены по таблицам СНБ;

          По таблице 4 [2] определяем коэффициенты  , , .

b – ширина подошвы фундамента; 

    Средневзвешенное  значение удельного веса грунта выше и ниже подошвы фундамента определяется по формуле:

     

                                        

    где h_i - расчетная толщина слоев ниже и выше подошвы фундаментов соответственно.

При этом обязательно  должно учитываться, что:

    - ниже  подошвы фундамента средневзвешенное  значение удельного веса определяется  в пределах глубины Z_T, которая принимается равной 0,5b для фундаментов шириной до10м;

    - для водопроницаемых грунтов,  находящихся ниже уровня грунтовых вод, удельный вес грунта принимается с учетом взвешивающего действия воды, т.е. g_II^w.

    

    

кН/м³

    

 кН/м³

 кПа  

          2.2.4. Проверка давления  под подошвой фундамента 

    По  предварительным размерам фундаментов  определяется полная нагрузка, действующая  на основание с учетом усилий, возникающих  от собственного веса фундамента, веса стеновых блоков и панелей подвальной части здания, веса грунта на уступах фундамента.  

    Полную  нагрузку на уровне подошвы принимаем  равной:

, 

    где G_F,II - осредненный вес фундамента и грунта на его уступах:

                                                                          

    где А_F - площадь подошвы фундамента. 

    Согласно  СНБ   , , , где P – среднее давление под подошвой фундамента.

       
                                                                                                                               

                                                          

     W=

      кН/м

      кПа < R = кПа

    Условие удовлетворяется. Расхождение составляет:

    

%  = 21,23% 

      
 
 

    Условие удовлетворяется:       192,968 < 1,2·209,878 = 251,85

    

    Условие  удовлетворяется:      

    Рисунок 2.3. Расчётная схема к определению  расчетного сопротивления грунта. 

Проверку несущей  способности кровли слабого подстилающего  слоя грунта не производим, т.к. в пределах сжимаемой толщи основания на глубине z от подошвы нет слоя грунта меньшей прочности. 
 
 
 
 

2.3. Определение осадки  фундамента 

    2.3.1. Общие положения. 

    Осадку  основания определяем методом послойного суммирования – как сумму осадок элементарных слоев грунта в пределах сжимаемой толщи в следующей  последовательности: 

    - основание под фундаментом разбивается  на 8-10 элементарных слоев;

    - под центром подошвы фундамента  строится эпюра природного (бытового)

    давления (σ_zg);

    - под центром подошвы фундамента  строится эпюра дополнительного  давления (σ_zp);

    - находится граница сжимаемой  толщи ВС;

    - определяются средние значения  дополнительного давления в пределах  каждого

      элементарного слоя (σ_zp,i);

    - определяется величина средней  осадки фундамента (S). 

2.3.2. Разбивка основания  на элементарные  слои грунта. 

    Разбивку  основания на элементарные слои выполняем  с учетом следующих требований:

     - толщина элементарного слоя  принимается в пределах 0,2 – 0,4 ширины фундамента,

       но не более 1м;

     - физико-механические свойства грунта  в пределах элементарного слоя  не должны 

       изменяться, т.е. границы элементарных  слоев должны совпадать с границами

       инженерно-геологических элементов  и уровнем подземных вод. 

2.3.3. Построение эпюр природного и дополнительного давления под центром подошвы фундамента и определение осадки основания. 

Величина природного давления определяется по формуле:

                                                     s_zg,i = S g_II,i h_i                                                  

   Значения  эпюры дополнительного давления под центром подошвы фундамента определяется по формуле:

      s_zp = aP₀ ,   

      где a – коэффициент рассеивания, принимаемый в зависимости от формы подошвы

                 фундамента, соотношения сторон  прямоугольного фундамента и  относительной

                 глубины z , принимаемый по табл.1, прил.2 [1]. 

   P₀ = P - s_zg,F ,

    где  s_zg,F - природное давление грунта на уровне подошвы фундамента. 

    Вычислим  ординаты эпюры природного давления:

• на поверхности земли:

s_zg = 0;

0,2·s_zg=0 

• на контакте насыпного и 1-го слоёв:

s_zg,F,(1-2)  = 17·0,4 = 6,8 кПа;

0,2·s_zg,F,(1-2) = 0,2·6,8 =1,36 кПа  
 

• на контакте 1 и 2-го слоёв:

 

s_zg,F,(1-2)  = 6,8 + 18,9·1 = 25,7 кПа;

0,2·s_zg,F,(1-2) = 0,2·25,7 = 5,14 кПа 

• на уровне подошвы фундамента:

 

s_zg,(2-3) = 25,7 + 18,5·0,45 = 34,025 кПа;

0,2·s_zg,(2-3) =0,2·34,025 = 6,805 кПа  

• на контакте 2-го и 3-го слоёв:

 

s_zg,(3) = 34,025 + 18,5·4,55 = 118,2 кПа.

0,2·s_{zg,( 3)} = 0,2·118,2 = 23,64 кПа

• на уровне грунтовых вод:

12413г5н430894761089476081г

• на нижней границе разреза без учета взвешивающего действия воды:
• s_zg,(3) = 118,2 + 20,5·4= 200,2 кПа.
• 0,2·s_{zg,( 3)} = 0,2·200,2 = 40,04 кПа

 

• на нижней границе разреза с учетом взвешивающего действия воды:

 

• s_zg,(3) = 118,2 + 10,5·4= 160,2 кПа.

0,2·s_{zg,( 3)} = 0,2·160,2 = 32,04 кПа 

    Определяем  дополнительное давление под подошвой фундамента:

    P₀ = 173,13 – 34,025 = 139,105 кПа. 

    Разбиваем основание под подошвой фундамента на элементарные слои. Толщину элементарного  слоя принимаем так, чтобы  z = 2Z/b была кратной 0,4:

    Z = 0,4·3,0/2 = 0,6 м. 

    Вычисление  значений дополнительного давления (s_zp) будем производить в табличной форме: