Расчет фундамента по деформациям

Осредненный угол внутреннего трения основания по формуле (29) [11]:

j_II,mt =

где j_II,i — расчетные значения углов внутреннего трения для отдельных пройденных сваями слоев грунта толщиной h_i;

h — глубина погружения свай в грунт.

j_II,mt=

Ширина условного фундамента:

l_y =a+d+ h·tg(j_II,mt)/4=1.0+0.6+2*6,5·tg(20⁰)/4=2,74 м

b_y =d+ h·tg(j_II,mt)/4=0.6+2*6,5·tg(20⁰)/4=1,74 м

Вес сваи N_св=2*25*6,9* (3.14*0.6²/4)=97,5 кН

Удельный вес грунта с учетом взвешивающего действия воды:

N_g=(2.74*1,74-2,0*1,0)*0.4*19,6+1.6*2.74*1,74*19.6+3.2*2.74*1,74*19.8+ +2*2.74*1,74*20= 664 кН

Краевые напряжения под подошвой центрально нагруженного условного фундамента определяют по формуле (5.10) [12]:

Средние напряжения под подошвой условного фундамента

Рср = (499,22+97,5+664+44)/2,74*1,74 = 274 кПа

Расчётное сопротивление грунта на уровне подошвы условного фундамента определяется по формуле (4.10) [12]:

где и - коэффициенты, условий работы, принимаемые по табл.4.4[12]: =1,2 и =1,1

k - коэффициент, принимаемый равным: k = 1.

- безразмерные коэффициенты, принимаемые по табл.4.5[12]: М_γ=0,51; Мq=3,06 и Мс=5,66.

- коэффициент, принимаемый равным 1,

b - ширина подошвы фундамента, 1,74 м.

=(4,9*2,0+18,71*5,9+10,54*6,0)/(15,9+6,0+4,9)=12,7 кН/м³- осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента

=(19,6*3,0+19,8*3,2+20*2)/(3+3,2+2,0)=19,8 кН/м³ - осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих выше подошвы;

- расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента, =40 кПа.

d₁ - глубина заложения фундаментов бесподвальных сооружений от уровня планировки, d₁=7,35 м.

- глубина подвала. Т.к. подвал отсутствует, то =0

R=1,2*1,1/1*(0,51*12,6*12,7+3,06*7,35*19,8+5,66*40) = 994,4 кПа

Проверим выполнение основных условий расчета по второй группе предельного состояния: Р_ср=274 кПа < R=994,4 кПа.

Условия выполняются, следовательно, фундамент запроектирован правильно.

3.8 Расчет осадок свайных фундаментов

Вертикальное напряжение от собственного веса в уровне подошвы условного фундамента определяем по формуле (2.10) [12]:

s_zg =

где n – число слоёв грунта в пределах глубины Z;

γ_i- удельный вес i-ого слоя (кН/м³);

h_i- толщина этого слоя (м)

s_zg0 =19,6*3,0+19,8*3,2+20*2=162,16 кПа

0,2s_{zg 0}=32,43 кПа

Дополнительное давление в уровне подошвы условного фундамента:

Р₀=Р_ср-s_zg0=274-162,16= 111,84 кПа

На контакте 3 и 4 слоя s_{zg 3}= 162,16+20*4,9=260,16 кПа,

0,2s_{zg 3}=52 кПа

По подошве 4 слоя s_{zg 4}= 260,16+19,1*5,9=372,85 кПа,

0,2s_{zg 5}=74,57 кПа

Для построения эпюры дополнительных вертикальных напряжений в толще грунта воспользуемся данными табл. 2.1[12] и формулой (2.4) [12].

Зададимся соотношением ζ=0,4, тогда высота элементарного слоя грунта составит . Проверим выполнение условия h_i < 0.4b_y, 0,348 < 0,4·1,74 = 0,696 м. Условие выполняется

Вычисления проведем в табличной форме

Наименование грунта	z,м	ζ=2z/b	α	σzp =αp0,кПа
Глина тугопластичная, не просадочная, насыщенная водой при Е=13 МПа			1,009	83.59
0,348	0,4	0,949	78,62
0,696	0,8	0,756	62,63
1,044	1,2	0,547	45,31
1,392	1,6	0,39	32,31
1,74		0,285	23,62

Нижнюю границу сжимаемой толщи находим по точке пересечения вспомогательной эпюры и эпюры дополнительных вертикальных напряжений; эта точка пересечения соответствует мощности сжимаемой толщи Н_с=1,72 м.

Вычислим полную осадку фундамента с помощью послойного суммирования по формуле (6.5) [12]:

s = b ,

где b - коэффициент, зависящий от коэффициента относительных поперечных деформаций ν (нормы рекомендуют принимать b≈ 0,8 для всех грунтов, тем самым учитывая некоторую условность расчетной схемы);

- среднее напряжение в i-м элементарном слое;

h_i – высота i-го слоя грунта

Е_0i – модуль деформации i-го слоя грунта.

По табл.4.3 [12] производственных зданий с полным металлическим каркасом величина предельно допустимой осадки S_u=12 см. В рассматриваемом случае S=0.58 < S_u=12 см, следовательно, основное условие расчета по второй группе предельных состояний удовлетворяется