Эпюра природного давления под подошвой фундамента

Построение эпюры природного давления

Вертикальное нормальное напряжение от собственного веса грунта будем определять по формуле:

где γ_i – удельный слой грунта i-го слоя (кН/м 3 ), h_i — толщина i-го слоя грунта (м).

Для песчаных и супесчаных грунтов, залегающих ниже уровня подземных вод, будем учитывать взвешивающее действие воды:

т. 1 (h=3.2 м), получим:

Удельный вес грунта слоя 2 с учётом взвешивающего действия воды будет равен:

γ_sb2 = (26,8-10)/(1+0.69) = 9.94 (кН/м3), следовательно на глубине 6.1 м, т.е. в

Удельный вес грунта слоя 3 с учётом взвешивающего действия воды будет равен:

γ_sb3 = (27.0-10)/(1+0.4) = 12.2 (кН/м 3 ), следовательно на глубине 7.6 м, т.е. в

Таким же образом находим:

По сле этого строим эпюру природного давления грунта (рис. 1.1)

Оценка расчётного сопротивления песка мелкого

Расчётное сопротивление грунта будем определять по формуле [1] :

Для определения расчётного сопротивления грунта выпишем следующие данные:

где g_с1 и g_с2 — коэффициенты, условий работы, принимаемые по табл. 5.4;

k — коэффициент, принимаемый равным: k₁=1, если прочностные характеристики грунта (j и с) определены непосредственными испытаниями, и k₁=1,1, если они приняты по табл. приложения Б СП;

М_g , М_q , M_c — коэффициенты, принимаемые по табл. 5.5;

k_z — коэффициент, принимаемый равным:

d₁ — глубина заложения фундаментов бесподвальных сооружений от уровня планировки или приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подвала, определяемая по формуле

где h_s — толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны подвала, м;

h_cf — толщина конструкции пола подвала, м;

g_cf — расчетное значение удельного веса конструкции пола подвала, кН/м 3 (тс/м 3 );

d_b — глубина подвала, расстояние от уровня планировки до пола подвала, м (для сооружений с подвалом глубиной свыше 2 м принимается d_b = 2 м).

γ_II, γ’_II — осреднённые значения удельного веса грунтов с учётом взвешивающего действия воды, залегающих ниже и выше подошвы фундамента на глубину, равную половине ширины фундамента 0,5b, определяемое по формуле:

Таким образом, имеем:

γ_с1 = 1,3; Принимаем по таблице 5.4, СП 22.13330.2011

R=1,3*1/1 * (1.15*1*1*16.6 + 5.59*0.57*16.6 +(5.59-1)*1.1*16.6+ 7.95*3)= =275.5 (кПа).

Оценка расчётного сопротивления супеси твердой

γ’_ΙΙ = (18.0*0.5+16.6*2.1) /2.6 = 16.86 (кН/м 3 )

R=1,25*1/1*(0.43*1*1*18.0+2.73*0.77*16.86+(2.73-1)*1.9*16.86+ 5.31*10) =220.87 (кПа)

Оценка расчётного сопротивления суглинка полутвердого

γ’_ΙΙ = (12.2*0.5+9.94*2.1+18.0*1.9+16.6*2.1) /6.6 = 14.55 (кН/м 3 )

R=1,25*1/1*(0.43*1*1*12.2+2.73*4.81*14.55+(2.73-1)*1.9*14.55+5.31*26)= =496.84 (кПа)

Оценка расчётного песка мелкого

γ’_ΙΙ = (9.07*0.5+12.2*1.5+9.94*2.1+18.0*1.9+16.6*2.1) /8.1= 13.92 (кН/м 3 )

R=1,3*1/1*(1.34*1*1*9.07+6.34*6.33*13.92+(6.34-1)*1.9*13.92+ 8.55*4)= =1171.87 (кПа

Все полученные значения сведём в таблицу:

Таблица 2.1. Прочностные и деформационные характеристики грунтов. Оценка несущей способности грунтов

№ пп	Наименование грунта	Расчётное сопротивление грунта R, кПа	Модуль деформации E, кПа	Заключение о несущей способности грунта
Песок мелкий	275.5	Грунт несущий
Супесь твердая	220.87	Грунт несущий
Суглинок полутвердый	496.84	Грунт несущий
Песок мелкий	1171.87	Грунт несущий

Определение нагрузок на фундамент

№ п/п	Нагрузки	Нормативная нагрузка	Коэффициент надежности но нагрузке	Расчетная нагрузка
На единицу площади, кН/м 2	От грузовой площади, кН	На еденицу площади, кН/м 2	От грузовой площади, кН
Под несущую стену
Постоянные
1.1	От плит межэтажных перекрытий (6.3/2)*1п.м.*3,5*4	44.1	1,1	15.4	48.51
1.2	От плит покрытия (6.3/2)*1п.м.*2,5	2.5	7.875	1,1	2.75	8.66
1.3	От веса стен 1п.м.*3.0*18*0,51*4*0,75 *	—	82.62	1,1	—	90.88
Временные
2.1	На межэтажные перекрытия (6.3/2)*1п.м.*2.6*4*0,9) **	9.36	29.48	1,2	11.23	35.37
2.2	Снеговая (6.3/2)*1п.м.*2.4*0,7	1,68	5.3	1.4	2.35	7.42
Итого	27.54	169.37	31.73	190.84
Под колонну
Постоянные
1.1	От плит межэтажных перекрытий 6.3*6*3,5*4	529.2	1,1	15.4	582.12
1.2	От плит покрытия 6.3*6*2,5	2,5	94.5	1,1	2.75	103.95
1.3	От веса колонн 0,4*0,4*3.0*25*4	—	1,1	—	52.8
Временные
2.1	На межэтажные перекрытия 6.3*6*2.6*4*0,54 **	5.61	212.28	1,2	6.73	254.73
2.2	Снеговая 6.3*6*2.4*0,7	1.68	63.5	1.4	2.35	88.9
Итого	23.8	947.48	27.23	1082.5

Постоянные: q₁=2.5 кН Временные: q₁=2.4 кН

l₁=6.3 м, l₂=3 м, l₃=6 м, h₁=3.0 м, n=4 * — проемность 25% A₁=9 м 2 A – грузовая площадь;

Нормативное значение снеговой нагрузки определим: S_o = 0,7·c_l·c_t·μ·S_g =0,7·1·1·1· 2,4=1,68

где c_l=1 – коэффициент, учитывающий снос снега с покрытия под действием ветра или иных факторов; c_t=1 – термический коэффициент; μ=1 – коэффициент перехода снега с покрытия на землю; S_g – вес снегового покрова на 1м 2 горизонтальной поверхности земли, принимаемый по СП 20.13330.2011 в зависимости от снегового района S_g=2,4

Проэктирование и расчет фундамента мелкого заложения.

Источник

Определение осадки столбчатого фундамента методом послойного суммирования.

Метод послойного суммирования рекомендуется СНиП 2.02.01-83 * для расчета осадок фундаментов зданий и сооружений и СНиП 2.05.03-84 * для расчета осадок фундаментов опор мостов и путепроводов. Метод послойного суммирования применяется для расчета фундаментов шириной менее 10 м, а также при отсутствии в пределах сжимаемой толщи грунтов с модулем деформации Е более 100 МПа.

В основе метода послойного суммирования лежат следующие допущения:

— грунт в основании представляет собой сплошное изотропное линейно — деформируемое тело;

— осадка обусловлена действием только вертикального напряжения, остальные пять компонентов напряжения не учитываются;

— боковое расширение грунта в основном невозможно;

— напряжение определяется под центром подошвы фундамента;

— деформация рассматривается только в пределах сжимаемой толщи Н_с (в нашем случае Н_с = 4,4 м).

Осадку основания S с использованием полупространства определяют по формуле

,

— коэффициент бокового расширения грунта; — среднее значение дополнительного вертикального нормального напряжения в i – ом слое грунта, равное полу сумме дополнительных напряжений на верхней и нижней границах слоя; hi и Ei — соответственно толщина и модуль деформации слоя грунта; n — число слоев, на которые разбита сжимаемая толща основания.

Величину коэффициента бокового расширения грунта определяют из выражения

,

Где — коэффициент Пуассона, зависящий от вида грунта и его состояния.

Вследствие сложности зависимости от напряженного состояния и характера грунта, нормы рекомендуют принять = 0,8 для всех грунтов и формула приобретает вид

.

Расчет осадки грунта ведут в указанной ниже последовательности:

Массив грунта ниже подошвы фундамента (рис 5.4) разбивают на слои толщиной до глубины (как показала практика), равной 3b, где b — ширина фундамента.

Под центром подошвы фундамента строят эпюру природного давления грунта, вычисляя ординаты эпюры в уровне подошвы фундамента, на границах слоев и природных напластований фундаментов по формуле:

,

где — удельный вес грунтов i-го — слоя с учетом взвешивающего действия воды.

Природное давление под подошвой фундамента определяют по формуле:

кПа

Далее определяют дополнительное вертикальное давление под подошвой фундамента

кПа,

Дополнительное давление вычисляют на тех же глубинах, что и природное. Величина с глубиной убывает, поэтому при расчете целесообразно ограничиваться сжимаемой толщей Нс, ниже которой деформации грунтов пренебрежительно малы.

Нормы рекомендуют мощность сжимаемой толщи H_c для грунтов с модулем деформации E>5 MПа, как в нашем случае принимать до глубины, где выполняется условие

Рассчитываем дополнительное давление на границе каждого слоя:

Коэффициент определяют по таблице в зависимости от и

Дальнейшие расчеты приводим в табличной форме.

Нижняя граница сжимаемой толщи находится на глубине , где соблюдается условие: σ_zр = 26,7

Источник

Построение эпюры природного и дополнительного давления под центром подошвы фундамента.

Величина природного давления определяется по формуле:

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

где a — коэффициент рассеивания, принимаемый по табл. из [7];

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

Вычислим ординаты эпюры природного давления:

— на поверхности земли:

— на уровне подошвы фундамента:

— на контакте 1 и 2-го слоёв:

— на контакте 2 и WL слоёв:

— на контакте 2 и 3-го слоёв (с учетом взвешивающего действия воды):

— на контакте 2 и 3-го слоёв (без учета взвешивающего действия воды):

— на нижней границе разреза:

Определяем дополнительное давление под подошвой фундамента:

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

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

Таблица 12 — Значения дополнительного давления.

№ ИГЭ	Z, м	z = 2z/b	α	szр, кПа	szр,i, кПа
227,29
0,42	0,47	0,96	218,20	222,74
0,84	0,93	0,81	184,10	201,15
1,26	1,40	0,61	138,65	161,38
1,58	1,76	0,48	109,10	123,87
2,22	0,37	84,10	96,60
2,42	2,69	0,32	72,73	78,42
2,84	3,16	0,24	54,55	63,64
3,26	3,62	0,207	47,05	50,80
3,68	4,09	0,162	36,82	41,94
4,08	4,53	0,145	32,96	34,89
4,5	5,00	0,122	27,73	30,34
4,92	5,47	0,105	23,87	25,80
5,34	5,93	0,095	21,59	22,73
5,76	6,40	0,077	17,50	19,55
6,18	6,87	0,063	14,32	15,91
6,6	7,33	0,06	13,64	13,98
7,02	7,80	0,052	11,82	12,73
7,44	8,27	0,048	10,91	11,36
7,86	8,73	0,043	9,77	10,34
8,08	8,98	0,04	9,09	9,43

Определение границы сжимаемой толщи.

Границу сжимаемой толщи ВС при расчете осадки методом послой­ного суммирования ограничивают глубиной, на которой дополнительное напряжение (s_zp) составляет не более 20% от природного (s_zp 0,2 s_zg).

Расположение границы ВС определяется графически на пересечении эпюры 0,2s_zg и эпюры s_zp.

Вычисление осадки фундамента.

Осадка основания в пределах сжимаемой толщи определяется по формуле:

,

Значение полученной абсолютной конечной осадки сравнивают с ве­личиной предельной допустимой средней осадки (S_U).

Определяем осадку каждого слоя грунта основания в отдельности:

Полная осадка фундамента:

Опирание ростверка жесткое, т.к. фундамент загружен внецентренно (М 0). Глубина заделки сваи в ростверк при жестком опирании ростверка на сваи — 0,4 м.

Источник