Расчет и проектирование фундамента на искусственном основании

Расчет произведем аналогично фундаменту на естественном основании, в данном варианте назначим глубину фундамента (согласно трем факторам). Принимаем для устройства подушки песок среднезернистый, плотный имеющий проектные характеристики:

· ;

· .

Определяем требуемое значение площади подошвы фундамента , по формуле:

где, нормативная нагрузка, приложенная к обрезу фундамента (в уровне поверхности земли),

расчетное сопротивление песчаной подушки, кПа (таб. В.2 СП 22.13330.2011);

средний объемный вес материала фундамента и грунта, расположенного над уступами фундамента, ;

глубина заложения фундамента, считая от планировочной отметки земли около фундамента, м.

Принимаем размеры фундамента в соответствии с требуемым значением площади подошвы , и назначенной глубиной заложения , а следовательно, и фундамента. Площадь подошвы принятого фундамента должна удовлетворять условию Всем условиям удовлетворяет фундамент марки ФД 11-2 (серии 1.412-2/77) с характеристиками:

· размер ступеней плитной части, , мм:

· первая подошвенная – 3600х3000х300;

· вторая подошвенная – 2700х2100х300;

· площадь подошвы фундамента ;

· глубина ;

· объем бетона ;

· момент сопротивления площади подошвы фундамента .

Приводим все нагрузки, действующие на фундамент, к центру тяжести подошвы:

Определим эксцентриситет нагрузки по подошве фундамента, м, по формуле:

где, сумма вертикальных нагрузок, дейсвтующих на основание, кроме веса фундамента и грунта на его обрезках, и определяемых для случая расчета основания по деформациям, кН;

средний объемный вес материала фундамента и грунта, расположенного над уступами фундамента, ;

момент от равнодействующей всех нагрузок, действующих на подошве фундамента, найденных с учетом заглубления фундамента в грунте и перераспределяющего влияние подошвы фундамента, ;

длина фундамента, ;

ширина фундамента, ;

глубина заложения фундамента, считая от планировочной отметки земли около фундамента, м.

Определяем максимальное, минимальное и среднее краевое давление на грунт под подошвой при относительном эксцентриситете по формуле:

где, сумма вертикальных нагрузок, действующих на основание, кроме веса фундамента и грунта на его обрезах, и определяемых для случая расчета основания по деформациям, кН;

площадь подошвы фундамента, ;

средний объемный вес материала фундамента и грунта, расположенного над уступами фундамента, ;

глубина заложения фундамента, считая от планировочной отметки земли около фундамента, м;

момент сопротивления площади подошвы фундамента, .

Удельный вес грунта, расположенного выше подошвы фундамента (при наличии подземных вод определяется с учетом взвешивающего действия воды) вычисляем по формуле:

где, удельный вес глины, расположенного ниже уровня подземных вод, с учетом взвешивающего действия воды для расчета по II группе предельных состояний, ;

глубина расположения уровня подземных вод,

удельный вес глины без учета взвешивающего действия воды для расчета по II группе предельных состояний, ;

глубина заложения фундаментов, м.

Так как грузоподъемность мостового крана , то отношение проверять не требуется.

Уточняем расчетное сопротивление R, кПа, для песчаной подушки по формуле (В.1 из приложения В, СП 22.13330.2011):

где, расчетное сопротивление песчаной подушки, кПа (таб. В.2 СП 22.13330.2011);

коэффициент, принимаемый для оснований;

ширина и глубина заложения фундамента, м;

ширина и глубина заложения фундамента принимаемые при расчете , м.

Проверяем условия для принятых размеров фундамента:

Требуемую толщину подушки находим методом последовательных попыток, исходя из необходимости ограничения давления по подошве подушки величиной , кПа, расчетным сопротивлениям грунта подстилающего слабого слоя в соответствии с условием:

где, вертикальные напряжения в грунте на глубине z от подошвы фундамента, кПа;

расчетное сопротивление грунта пониженной прочности, кПа.

Определяем составляющие формулы, назначив толщину песчаной подушки :

где, коэффициент, принимаемы по таб. 5.8 СП 22.13330.2011 в зависимости от относительной глубины и соотношению сторон подошвы фундамента ;

где, толщина i -го слоя грунта, м;

ширина подошвы фундамента, ;

длина фундамента, .

среднее давление под подошвой фундамента, кН.

где, удельный вес суглинка, расположенного ниже уровня подземных вод, с учетом взвешивающего действия воды для расчета по II группе предельных состояний, ;

глубина расположения уровня подземных вод,

удельный вес суглинка без учета взвешивающего действия воды для расчета по II группе предельных состояний, ;

глубина заложения фундаментов, м;

удельный вес песка, ;

толщина песчаной подушки, м.

где, коэффициенты условий работы, при показатели текучести ;

коэффициент, принимаемый равным единице, т.к. прочностные характеристики грунта ( и ) определены непосредственными испытаниями;

коэффициенты, в зависимости от угла трения ;

коэффициенты, принимаемые равным единице при

условная ширина фундамент, м, вычисляем по формуле:

где, площадь условного фундамента, , вычисляемая по формуле:

где, сумма вертикальных нагрузок, действующих на основание, кроме веса фундамента и грунта на его обрезках, и определяемых для случая расчета основания по деформациям, кН;

среднее значение вертикального нормального напряжения от внешней нагрузки, проходящей через центр подошвы фундамента, кН.

вычисляем по формуле:

где, ширина подошвы фундамента, ;

длина фундамента, .

удельный вес суглинка, расположенного ниже уровня подземных вод, с учетом взвешивающего действия воды для расчета по II группе предельных состояний, ;

удельный вес грунта, расположенного выше подошвы фундамента (при наличии подземных вод определяется с учетом взвешивающего действия воды), , вычисляем по формуле:

глубина расположения уровня подземных вод,

удельный вес глины без учета взвешивающего действия воды для расчета по II группе предельных состояний, ;

глубина заложения фундаментов, м;

удельный вес песка, ;

толщина песчаной подушки, м;

расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента, кПа;

лубина заложения фундаментов, м.

Проверяем условие:

Определяем составляющие формулы, назначив толщину песчаной подушки :

где, толщина i -го слоя грунта, м;

ширина подошвы фундамента, ;

длина фундамента, .

среднее давление под подошвой фундамента, кН.

глубина расположения уровня подземных вод,

удельный вес глины без учета взвешивающего действия воды для расчета по II группе предельных состояний, ;

глубина заложения фундаментов, м;

удельный вес песка, ;

толщина песчаной подушки, м.

Расчетное сопротивление грунта под подошвой условного фундамента(по низу песчаной подушки)

где, коэффициенты условий работы, при показатели текучести ;

коэффициенты, в зависимости от угла трения ;

коэффициенты, принимаемые равным единице при

условная ширина фундамент, м, вычисляем по формуле:

где, площадь условного фундамента, , вычисляемая по формуле:

вычисляем по формуле:

где, ширина подошвы фундамента, ;

длина фундамента, .

глубина расположения уровня подземных вод,

удельный вес глины без учета взвешивающего действия воды для расчета по II группе предельных состояний, ;

глубина заложения фундаментов, м;

удельный вес песка, ;

толщина песчаной подушки, м;

расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента, кПа;

лубина заложения фундаментов, м.

Проверяем условие:

где, толщина i -го слоя грунта, м;

ширина подошвы фундамента, ;

длина фундамента, .

среднее давление под подошвой фундамента, кН.

глубина расположения уровня подземных вод,

удельный вес суглинка без учета взвешивающего действия воды для расчета по II группе предельных состояний, ;

глубина заложения фундаментов, м;

удельный вес песка, ;

толщина песчаной подушки, м.

где, коэффициенты условий работы, при показатели текучести ;

коэффициенты, в зависимости от угла трения ;

коэффициенты, принимаемые равным единице при

условная ширина фундамент, м, вычисляем по формуле:

где, площадь условного фундамента, , вычисляемая по формуле:

вычисляем по формуле:

где, ширина подошвы фундамента, ;

длина фундамента, .

глубина расположения уровня подземных вод,

удельный вес глины без учета взвешивающего действия воды для расчета по II группе предельных состояний, ;

глубина заложения фундаментов, м;

удельный вес песка, ;

толщина песчаной подушки, м;

расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента, кПа;

лубина заложения фундаментов, м.

Проверяем условие:

При уменьшении размера подошвы фундамента,не будет выполняться условие ,поэтому размеры остаются точно такими же,как в предыдущем расчете,так как естественное основание имеет достаточную прочность для данного фундамента,то песчаная подушка не требуется. Для расчета условно примем размеры песчаной подушки 0.9м

Расчет оснований по деформациям производят исходя из условия

где, осадка основания фундамента (совместная деформация основания и сооружения);

предельное значение осадки основания фундамента (совместной деформации основания и сооружения) (таб. Д.1 СП 22.13330.2011).

Осадку основания фундамента , с использованием расчетной схемы в виде линейно деформируемого полупространства определяем методом послойного суммирования по формуле:

где, безразмерный коэффициент;

среднее значение вертикального нормального напряжения от внешней нагрузки i -м слое грунта по вертикали, проходящей через центр подошвы фундамента, кН;

толщина i -го слоя грунта, см;

модуль деформации i -го слоя грунта по ветви первичного награждения, кПа;

среднее значение вертикального напряжения в i -м слое грунта по вертикали, проходящей через центр подошвы фундамента, от собственного веса выбранного при отрывке котлована грунта, кПа;

число слоев, на которые разбита сжимаемая толща основания.

Вертикальное эффективное напряжение от собственного веса грунта , кПа, на границе слоя, расположенного на глубине z от подошвы фундамента, определяется по формуле:

где, средний удельный вес грунта, расположенного выше подошвы фундамента, ;

глубина заложения фундамента, м;

соответственно удельный вес, , и толщина i -го слоя грунта, залегающего выше границы слоя на глубине z от подошвы фундамента, м.

Определяем составляющие формулы для определения осадки основания фундамента на уровне подошвы:

где, ширина подошвы фундамента, .

где, среднее давление под подошвой фундамента, кН.

где, средний удельный вес грунта, расположенного выше подошвы фундамента, ;

глубина заложения фундамента, м;

удельный вес глины, расположенного ниже уровня подземных вод, с учетом взвешивающего действия воды для расчета по II группе предельных состояний, ;

глубина расположения уровня подземных вод,

удельный вес суглинка без учета взвешивающего действия воды для расчета по II группе предельных состояний, ;

глубина заложения фундаментов, м.

Определяем составляющие формулы для определения осадки основания фундамента:

где, толщина i -го слоя грунта, м;

ширина подошвы фундамента, ;

длина фундамента, .

среднее давление под подошвой фундамента, кН.

глубина расположения уровня подземных вод,

удельный вес суглинка без учета взвешивающего действия воды для расчета по II группе предельных состояний, ;

глубина заложения фундаментов, м;

удельный вес песка, ;

толщина песчаной подушки, м.

глубина расположения уровня подземных вод,

удельный вес глины без учета взвешивающего действия воды для расчета по II группе предельных состояний, ;

глубина заложения фундаментов, м;

Дальнейшие вычисления сводим в таблицу.

Таблица 10. Определение осадки

Номер слоя
	0,00	0,0	1,8	1,000		24.31	24,31	12,16
	0,5	0,33	2,3	0.972	139.37	29.66	23,63	14,83
	0,6	0,4	2,4	0.966	138,51	30,73	23,48	15,37
	0,7	0,47	2,5	0.941	134.92	31,8	22,88	15,9
	0,9	0,6	2,7	0,895		33,94	21,76	16,97
	1,5		3,9	0.734	105.24	39,53	17,84	19,77
	2,1	1,4	4,5	0.5675	81,37	45,12	13,8	22,56
	2,7	1,8	5,1	0.4231	60.66		10,86	25,28
	3,3	2,2	5,7	0.333	47,74		8,02
	3,9	2,6	6,3	0.261	37,42	62.18	6,34	31,1
	4,5		6,9	0.208	29.82	68,36	5,1	34,3