Проектирование оснований и конструирование фундаментов промышленного и гражданского здания и сооружения

Определим осадку фундамента, пренебрегая различием  модуля деформации на границе слоев грунта, принимая во внимание, что данное предложение незначительно скажется на результатах расчета

где  - коэффициент, зависящий от коэффициента относительных поперечных деформаций 

- среднее  напряжение в i-ом элементарном слое

- высота i-го  слоя грунта

  - модуль  деформации i-го слоя грунта

Основное условие расчета по второй группе предельных состояний удовлетворяется

 
 
 
 
 

 
 
 
 

 
 
 
 
 

Определение размеров подошвы  внеиентренно нагруженного фундамента (сечение 3-3) 

Дано: вертикальная нагрузка =936,6 кН и момент =143,43 кН*м; =141,65 кН*м. Имеется подвал. Глубина заложения фундамента 3,9м. Угол внутреннего трения грунта 32 град; удельное сцепление С₁₁ = 2 кПа. Принимаем для предварительного определения размеров подошвы фундамента R₀ =0,227 МПа (СНиП 2.02.01-83* Прил.З., табл. З)

- Определим, ориентировачно размеры подошвы фундамента, как центрально нагруженного:

Зададимся отношением длины  фундамента к его ширине ŋ= 1; тогда   L= b. Примем   L= 1,6 м и b = 1,6 м Аф = 2,56 м.

  Определим расчетное  сопротивление грунта  по формуле (7) СНиП 2.02.01-83*.

По  таблице 3 СНиП 2.02.01-83 для заданного соотношения L/H = 60/13=4,62 ;

По  таблице 4 СНиП 2.02.01-83 для данного грунта ; ;

Коэффициент k принимаем равным 1,1, так как характеристики грунта принимались по табличным данным.

Осредненное расчетное значение удельного веса грунтов  залегающих ниже подошвы фундамента = 16,53 кН/мЗ, удельный вес грунта выше подошвы фундамента принимаем 19,8 кН/мЗ. Приведенная глубина заложения фундамента м

МПа

Произведем  проверку напряжений в грунте под подошвой фундамента исходя из условия, чтобы она  не превышала расчетного давления на грунт

< R ;  < 1,2 R ; > 0   ,

где  - среднее давление под подошвой фундамента от нагрузок  для расчета оснований по деформациям, кН

  и - максимальное и минимальное краевое давление под подошвой фундамента кН

- расчетный  вес фундамента

- расчетный  вес грунта на  уступах фундамента

Найдем вес фундамента, считая, что удельный вес монолитного железобетона

25 кН/мЗ

 
 
 

МН

Вес грунта лежащего на уступах фундамента

МН

Тогда   , а значение эксцентриситета внешней нагрузки составит  

Следовательно, фундамент необходимо рассчитывать как внецентренно нагруженный. Вычислим максимальное и минимальное краевые давления по граням фундамента.

Проверяем выполнение условий

         ,         

Все условия выполняются, следовательно, размеры  фундамента подобраны  удовлетворительно. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 
 

Определение осадок фундамента (сечение 3-3) 

   Дано: вертикальная нагрузка =936,6 кН и момент =143,43 кН*м; =141,65 кН*м. Глубина заложения фундамента 3,9м. Размер подошвы фундамента 1,6*1,6 м. Среднее давление под подошвой фундамента =418 кПа.

   Находим значение эпюры вертикальных напряжений от действия собственного веса грунта по формуле     и вспомогательной .

   - на поверхности  земли

      

   - на уровне подошвы  фундамента

       

   - на уровне контакта 1-го  и 2-го слоев

       

   - на уровне контакта 2-го  и 3-го слоев  с учетом взвешивающего  действия воды

      

   - на уровне контакта 3-го  и 4-го слоев  с учетом взвешивающего  действия воды

       

   - на уровне контакта 4-го  и 5-го слоев  с учетом взвешивающего  действия воды

       

   ниже 4-го слоя залегает глина  твердая, являющаяся водоупорным слоем, поэтому к вертикальному  напряжению на кровлю глины добавится  гидростатическое давление столба воды, находящегося над глиной.

   

   Полное  вертикальное напряжение, действующее на кровлю глины

       

   - на уровне кровли 5-го  слоя

       

   По  полученным данным построим эпюры вертикальных напряжений и вспомогательную эпюру.

   По  формуле  найдем дополнительное вертикальное давление по подошве фундамента.

   

   Для фундамента стаканного типа в данном случае соотношение   ŋ=1; чтобы избежать интерполяции зададимся соотношением , тогда высота элементарного слоя грунта

    

   Условие удовлетворяется с большим запасом, поэтому в целях сокращения вычислений увеличим высоту элементарного слоя

     

вдвое, чтобы с одной  стороны соотношение  было кратным 0,4, а с другой стороны, чтобы выполнялось прежнее условие .

   Построим  эпюру дополнительных вертикальных напряжений от внешней нагрузки в толще основания рассчитываемого фундамента, используя формулу и данные таблицы 1 (приложение 2 СНиП 2.02.01-83*). Определим нижнюю границу сжимаемой толщи по точке пересечения вспомогательной эпюры и эпюры дополнительного давления. Все вычисления приведем в табличной форме. 

    Определим осадку фундамента, пренебрегая различием  модуля деформации на границе слоев грунта, принимая во внимание, что данное предложение незначительно скажется на результатах расчета

где  - коэффициент, зависящий от коэффициента относительных поперечных деформаций 

- среднее  напряжение в i-ом элементарном слое

- высота i-го  слоя грунта

  - модуль  деформации i-го слоя грунта

Основное условие расчета по второй группе предельных состояний удовлетворяется.

 
 
 
 
 
 

 
 
 
 
 

 
 
 
 
 

Заключение 

    По  данным инженерно-геологических  изысканий грунты имеют слоистое напластование  с выдержанным залеганием пластов. Все они, кроме суглинка, могут служить естественным основанием. Второй слой грунта является суглинком в текучем состоянии и не может служить в качестве естественного основания. Согласно расчёту и технико-экономическому сравнению мелко-заглубленного и свайного вариантов фундаментов предпочтение отдано фундаменту мелкого заложения.

    Отмостка  вокруг здания выполняется  шириной 1,0 м из асфальтобетона, уложенного по слою щебня.

    Относительная разность осадок определяется по формуле:

    

, - осадки крайних рядов фундаментов, расстояние между которы-ми L