Расчетная схема фундамента при наличии подстилающего слоя слабого грунта

При наличии под несущим слоем на глубине Z слоя грунта меньшей прочности, чем прочность грунта несущего слоя, размеры фундамента должны назначаться такими, чтобы полное давление на кровлю подстилающего слоя не превышало его расчетного сопротивления, т.е. обеспечивалось бы условие:

 

σ_zp + σ_zq ≤ R_z,

 

где σ_zp - дополнительное вертикальное напряжение на глубине Z от подошвы фундамента от нагрузки на основание под подошвой фундамента, определяемое по формуле:

 

σ_zp = a×р₀

 

где a - коэффициент рассеивания напряжений с глубиной, принимаемый в зависимости от формы подошвы фундамента, соотношения сторон прямоугольного фундамента и относительной глубины z:

 

a = f(z= , h= )

 

здесь l - длина; b - ширина подошвы фундамента.

z= =2,3125; интерполируя, находим a = 0,493;

р₀ - дополнительное вертикальное давление на основание, определяемое как разность между средним давлением под подошвой фундамента Р и напряжением от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента σ_zq0.

 

р₀ = P_II - σ_zq0,

σ_zq0 = h₁×γ₁+ h₂×γ₂= 19,6·2,45+18,2·0,25=52,57 кПа

 

P_II = 153,1 кПа

р₀ =153,1 - 52,57 = 100,53 кПа

σ_zp = 0,493×100,53 =49,6 кПа

σ_zq - вертикальное напряжение от собственного веса грунта на глубине Z от подошвы фундамента, определяемое по формуле:

 

                                                               

 

где γ_i и h_i - соответственно удельный вес и толщина i-го слоя грунта.

σ_zq = 19,6× 2,45+18,2×3,95 = 48,02+71,89=119,91 кПа

σ_zp + σ_zq=49,6+119,91=169,51 кПа

 

R_z - расчетное сопротивление грунта на глубине кровли слабого подстилающего слоя.

Величину R_z определяют по формуле как для условного фундамента шириной b_z и глубиной заложения d_z. Коэффициенты условии работы g_с1 и g_с2 и надежности к, а также коэффициенты M_g, M_q, M_с находят применительно к слою слабого грунта.

Площадь подошвы условного фундамента A_z, м². определяется по формуле:

 

   

 

где N_II = N_0II + N_фII + N_rpII - суммарная вертикальная нагрузка на основание.

N_II = 489,78 кН,

 м²;

Ширина подошвы условного фундамента b_z, м, определяется из условия:

для ленточного фундамента b_z = A_z/1;

b_z=9,91 м

Вычисляем расчетное сопротивление грунта основания R_z как для условного фундамента шириной b_z = 9,91 м и глубиной заложения d_z =6,4 м, кПа;

 

где g_с1 и g_{с2 -} коэффициенты условий работы, принимаемые по таблице 3 СНиПа [10],

g_с1 = 1,4

g_с2 =1,4 (т.к. L/H=1,25 1,5);

k - коэффициент, принимаемый в курсовом проекте равным 1,1, т.к. прочностные характеристики грунта (j и с) приняты по таблицам СНиПа [10];

M_g, M_q, M_с - коэффициенты, принимаемые по таблице 4 СНиПа [10], в зависимости от угла внутреннего трения (j) грунта,

j=38; M_g=2,11, M_q=9,44, M_с=10,8;_z -.коэффициент, принимаемый равным: при b < 10 м - k_z = 1;

b_z - ширина подошвы фундамента, м; b_z = 9,91 м

g_II - осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента на всю глубину разведанной толщи грунтов (при наличии подземных вод определяются с учетом взвешивающего действия воды) - g_sb, кН/м³, определяемого по формуле:

 

,

 

где g_i и h_i - соответственно удельный вес и толщина i-ого слоя грунта, залегающего ниже подошвы;

Удельный вес грунта g, кН/м³ определяется:

 

 

γ=ρ·g

где ρ - плотность грунта, т/м³ (см. табл. 1),

g - ускорение свободного падения, g = 10 м/с².

 

γ₁=1,96·10=19,6 кН/м³,

γ₂=1,82·10=18,2 кН/м³,

γ₃=2,06·10=20,6 кН/м³,

 

 кН/м³,

 

 кН/м³,₂= 3,95 м; h₃^’=0,3 м; h₃'' = 4,85 м; h₄= 2,85 м

кН/м³,

g’_II - то же для грунтов, залегающих выше подошвы фундамента.

кН/м³,

Для грунтов обратной засыпки: g’_II0 = 0,95×g’_II,

кН/м³

С - расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента, С=2 кПа;

d₁ - приведенная глубина заложения для наружных и внутренних фундаментов от пола подвала, определяемая по формуле:

 

d₁ =(3,7+0,5)+0,1 =4,32 м,

 

d_b - расстояние от уровня планировки до пола подвала, м

Для сооружений с подвалом шириной В<20 м и глубиной свыше 2 м принимается d_b=2

Итак расчетное сопротивление грунта основания под подошвой фундамента равно:

Проверяем выполнение условия:

 

σ_zp + σ_zq ≤ R_z

 

,51 кПа < 2510,9 кПа

Выполнение данного условия свидетельствует о том, что в слое слабого подстилающего слоя не будут развиваться пластические деформации.