Выбираем тип песчаной подушки, назначаем параметры подушки

В данных инженерно-геологических условиях песчаная подушка может опираться на супесь текучей.

Песчаная подушка из крупного песка, имеющего плотность частиц ρ=2,65г/см³, укладывается слоями и уплотняется до состояния средней плотности (е=0,55…0,7) и до достижения плотности скелета (сухого грунта) значения ρ_d=1,6…1,65 кН/см³.

Для подушек из крупного песка принимается расчетное сопротивление R = 300кПа и модуль деформации Е_о = 30000 кПа.

Определение удельного веса грунта песчаной подушки:

Найдем степень водонасыщения текучей супеси:

Так как супесь находится в водонасыщенном состоянии, то и песок песчаной подушки тоже постепенно станет водонасыщенным.

Вычислим влажность песка:

Подушку уплотняют до плотности скелета ρ_d =1,6 …1,65т/м³. Примем ρ_d=1,65 т/м³ и вычислим плотность песка по формуле ρ= ρ_d(1+w) = 1,65 (1+0,25) = 2,0 т/м³; тогда удельный вес песка подушки с учётом взвешивающего действия воды будет

γ_п =20 - 10=10 кПа.

Определение площади подошвы фундамента

Для колонн 1,2,8,9

Расчетная нагрузка, действующая на колонны 1,2,8,9: .

Отметка пола подвала –3,10м. Глубина заложения подошвы фундамента

Предварительные размеры находим графическим методом.

Для этого задаёмся тремя значениями площади подошвы фундамента А:

А₁= 1 м²; А₂ =4 м²; А₃= 9 м² и определяем среднее давление р_II под подошвой фундамента при принятых размерах площадей по формуле:

(i=1,2,3,…)

где N_II – расчетная нагрузка на колонну в уровне низа перекрытия над подвалом;

– расчётная нагрузка от веса фундамента и грунта на его обрезах, приближенно определяемая по формуле N_фII,I=A_i*d*γ_ср, γ_ср =20кН/м³ – средний удельный вес материала фундамента и грунта на его обрезах.

По полученным значениям Р_II строим график р=ψ(А) (рис. 5.1).

Определяем расчётное сопротивление грунта рабочего слоя основания по формуле:

Где γ_с1 и γ _с2 – коэффициенты условий работы грунтового основания и

здания во взаимодействии с основанием;

γ _с1 – зависит от вида и разновидности грунта, лежащего под подошвой

фундамента, γ _с1 = 1,4; γ _с2 = 1,38

k – коэффициент, принимаемый равным 1,1, так как прочностные

характеристики грунта φ _II и c_II определены по СНиП 2.02.01-83*;

М γ, Мq, Мc – коэффициентызависящие от расчетного значения угла внутреннего трения грунта φ _II, находящегося непосредственно под подошвой фундамента, т.е. "рабочего слоя". При φ _II = 30⁰ : М _γ = 1,15, М_q = 5,59, M_c = 7,95;

k_z – коэффициент, принимается равным 1 при ширине фундамента b <10м.

b – меньшая сторона (ширина) подошвы фундамента, м;

γ ' _II - осредненное (по слоям) расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих выше отметки подошвы фундамента, то есть в пределах глубины заложения фундамента.

где h_1,2,3 – мощности слоёв грунтов в пределах глубины заложения

фундамента;

γ _II – удельный вес грунта, залегающего ниже подошвы фундамента γ _II =10кН/м³ с учётом воды.

d ₁ – приведённая глубина заложения фундамента со стороны подвала, м:

,

где h_s – толщина слоя грунта от отметки подошвы фундамента до отметки низа пола подвала, 0,9 м;

h_cf – толщина конструкции пола подвала, 0,2м;

γ _cf – расчетное значение удельного веса материала конструкций пола

подвала, принимается равным 22 кН/м³.

d_b – глубина подвала – расстояние от уровня планировки до пола подвала, м

d_b =0 м. (для сооружений с подвалом шириной b>20)

Из графика видно, что площадь подошвы фундамента A=5,8м² соответственно b_тр=2,4м. Необходимо устройство опорной плиты 2,4х2,4.

Определяем новое значение R при ширине фундамента b = 2,4м

d ₁ – приведенная глубина заложения фундамента со стороны подвала, м:

,

где h_s – толщина слоя грунта от отметки подошвы фундамента до отметки низа пола подвала, 1,2 м;

h_cf – толщина конструкции пола подвала, 0,2м;

γ _cf – расчётное значение удельного веса материала конструкций пола

подвала, принимается равным 22 кН/м³.

Проверяем фактическое среднее давление рII, под подошвой фундамента 2Ф18.9-3 и опорной плиты 2,4х2,4:

Q_f – вес фундамента и опорной плиты = 85 кН;

Q_k – вес колонны с учётом заделки её в фундамент =13,8 кН

- вес ригеля = 21,5 кН

- вес ограждающей конструкции подвала при шаге колонн 6м. = 79,6 кН

– пригрузка фундамента грунтом ниже пола подвала

(V₀-V_ф)*γ =81кН

- пригрузка фундамента грунтом с внешней стороны панели подвала

– пригрузка от пола подвала (2,4*0,95-0,4²)*0,2*22=9,3 кН

Разница значений R и рII для отдельно стоящих фундаментов не должна превышать 20%, причем рII всегда должно быть меньше или равно R:

Для колонн 3,4,5,6,7

Расчётная нагрузка, действующая на колонны 3,4,5,6,7: .

Отметка пола подвала –3,10м. Глубина заложения подошвы фундамента

Предварительные размеры находим графическим методом.

Для этого задаемся тремя значениями площади подошвы фундамента А:

А₁= 2 м²; А₂ =4 м²; А₃= 9 м² и определяем среднее давление р_II под подошвой фундамента при принятых размерах площадей по формуле:

(i=1,2,3,…)

где N_II – расчётная нагрузка на колонну в уровне низа перекрытия над подвалом;

– расчётная нагрузка от веса фундамента и грунта на его обрезах, приближенно определяемая по формуле N_фII,I=A_i*d*γ_ср, γ_ср =20кН/м³ – средний удельный вес материала фундамента и грунта на его обрезах.

По полученным значениям Р_II строим график р=ψ(А) (рис. 5.1).

Определяем расчетное сопротивление грунта рабочего слоя основания по формуле (7) СНиП [6]:

Где γ_с1 и γ _с2 – коэффициенты условий работы грунтового основания и

здания во взаимодействии с основанием;

γ _с1 – зависит от вида и разновидности грунта, лежащего под подошвой

фундамента, γ _с1 = 1,4; γ _с2 = 1,38

k – коэффициент, принимаемый равным 1,1, так как прочностные

характеристики грунта φ _II и c_II определены по СНиП 2.02.01-83*;

М γ, Мq, Мc – коэффициентызависящие от расчетного значения угла внутреннего трения грунта φ _II, находящегося непосредственно под подошвой фундамента, т.е. "рабочего слоя". При φ _II = 30⁰ : М _γ = 1,15, М_q = 5,59, M_c = 7,95;

k_z – коэффициент, принимается равным 1 при ширине фундамента b <10м.

b – меньшая сторона (ширина) подошвы фундамента, м;

γ ' _II - осредненное (по слоям) расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих выше отметки подошвы фундамента, то есть в пределах глубины заложения фундамента.

где h_1,2,3 – мощности слоёв грунтов в пределах глубины заложения

фундамента (соответственно 0,7 и 1,8 м);

γ _II – удельный вес грунта, залегающего ниже подошвы фундамента γ _II =10кН/м³ с учетом воды.

d ₁ – приведенная глубина заложения фундамента со стороны подвала, м:

,

где h_s – толщина слоя грунта от отметки подошвы фундамента до отметки низа пола подвала, 0,9 м;

h_cf – толщина конструкции пола подвала, 0,2м;

γ _cf – расчетное значение удельного веса материала конструкций пола

подвала, принимается равным 22 кН/м³.

d_b – глубина подвала – расстояние от уровня планировки до пола подвала, м

d_b =0 м. (для сооружений с подвалом шириной b>20)

Из графика видно, что площадь подошвы фундамента A=6,77м² соответственно b_тр=2,6м. Необходимо устройство опорной плиты 2,6х2,6.

Определяем новое значение R при ширине фундамента b = 2,7м

d ₁ – приведённая глубина заложения фундамента со стороны подвала, м:

,

где h_s – толщина слоя грунта от отметки подошвы фундамента до отметки низа пола подвала, 1,2 м;

h_cf – толщина конструкции пола подвала, 0,2м;

γ _cf – расчетное значение удельного веса материала конструкций пола

подвала, принимается равным 22 кН/м³.

Проверяем фактическое среднее давление рII, под подошвой фундамента 2Ф18.9-3 и опорной плиты 2,6х2,6:

Q_f – вес фундамента = 92 кН;

Q_k – вес колонны с учётом заделки её в фундамент =13,8 кН

- вес ригеля = 21,5 кН

- вес ограждающей конструкции подвала при шаге колонн 6м. = 0 кН

– пригрузка фундамента грунтом ниже пола подвала

(V₀-V_ф)*γ=(2,6²*1,2-40/24-0,3*2,6²) =89кН

- пригрузка фундамента грунтом с внешней стороны панели подвала

=0 кН

– пригрузка от пола подвала (2,6² -0,4²)*0,2*22=29,0 кН

Разница значений R и рII для отдельно стоящих фундаментов не должна превышать 20%, причем рII всегда должно быть меньше или равно R:

Расчёт и проектирование песчаной подушки.

Назначаем толщину (высоту) песчаной подушки z =1,8 м и проверяем выполнение условия σ _zp+ σ _zg ≤ R_z на контакте подошвы подушки с супесью текучей.

Проверяем достаточность назначенной высоты z песчаной подушки (по колоннам 1,2,8,9 так как p_II на эти колонны больше, а площадь опорной плиты меньше).

Дополнительное (осадочное) давление на отметке подошвы фундамента:

σ _zg0 = γ_II ‘d = 11,7*3,45 = 40,4 кПа.

σ_{zp, o} = p_II –σ_{zg, o} = 207,8–40,4=167,4 кПа.

Давление от собственного веса грунта на отметке подошвы подушки (на глубине z= 1,8м от подошвы фундамента) составит:

σ _zg = 58,4 кПа.

На отметке подошвы песчаной подушки (d + z): σ _zp =σ_{zp, o} · α

Вычисляем коэффициент α интерполяцией его значений в таблице 1 [6] (Приложение, табл. 11) при и , получаем α=0,464.

σ _zp= σ _zp,o*α =167,4*0.527=77,1 кПа

Сумма давлений от собственного веса грунта и песка подушки σ _zg, а также от сооружения σ _zp на супесь текучую под подошвой песчаной подушки: σ _zp + σ _zg = 58,4+77,1=135,5кПа.

Вычисляем расчетное сопротивление R_z текучей супеси для условного фундамента шириной b_z и глубиной заложения d+z =3,45+1,8=5,25 м.

Предварительно находим ширину условного фундамента равную ширине песчаной подушки b_z, осредненную величину удельного веса грунта, залегающего выше подошвы условного фундамента γ'_II, а также приведенную глубину заложения условного фундамента со стороны подвала d ₁.

b_z = b +2 · z· tgβ = 2,4+2 · 1,8 · tg 30° = 4,5 м.

Удельный вес грунта γ'_II:

, d_b=0м.

М γ, Мq, Мc – коэффициентызависящие от расчетного значения угла внутреннего трения грунта φ _II, находящегося непосредственно под подошвой фундамента,т.е. "рабочего слоя". При φ _II = 15⁰ М _γ = 0,32;

М_q = 2,3; M_c = 4,84;

Условие σ _zp+ σ _zg ≤ R_z выполняется: 135,5< 145,1 с разницей 7%. Так как разница небольшая, можно толщину подушки оставить прежней z= 1,8 м. Высота подушки z= 1,8 м принимается в проекте, если расчет осадки с модулем деформации подушки Е= 30000 кПа будет удовлетворять условию второй группы предельных состояний: s ≤ s_и и Δs ≤ Δs_и. Тогда можно будет считать, что попытка в назначении z= 1,8 м оказалась удачной.

Расчёт осадок фундаментов методом послойного суммирования.

Дата добавления: 2015-10-16