Расчёт фундаментов по деформациям

Расчёт осадки фундамента производится исходя из условия:

(3.1.6)

где S – величина конечной осадки отдельного фундамента, определяемая расчётом, см;

S_u- предельная величина осадки основания фундаментов зданий и сооружений, см (по табл.В.4 [3] S_u =15см).

Для определения осадки фундамента составляем схему, показанную на рис. 3.1.3.

Для расчёта используем метод послойного суммирования. Определяем вертикальные напряжения от собственного веса грунта на границе слоёв в характерных горизонтальных плоскостях по формуле:

(3.1.7)

где g_I – удельный вес грунта i-го слоя, кН/м³(табл.2.2);

h_i – толщина i-го слоя грунта, м (рис.3.1.3).

 

 

Рисунок 3.1.3 К определению осадок

 

§ На подошве растительного слоя:

§ На подошве 1-го слоя (песок пылеватый)

 

§ На подошве фундамента

§ На подошве 2-го слоя (супесь пластичная):

§ На отметке уровня грунтовых вод:

§ На подошве 3го слоя с учётом взвешивающего действия воды

,(кН/м³) (3.1.8)

где е_i – коэффициент пористости i-го слоя (табл.2.2);

g_si – удельный вес частиц грунта i-го слоя, кН/м³ (табл.2.2);

g_w = 10кН/м³ – удельный вес воды.

;

§ Ниже залегает глина полутвердая, которая является водоупором, т.е. необходимо учесть давление столба воды.

§ На подошве 4-го слоя (глины полутвердой):

 

Определяем дополнительное (к природному) вертикальное напряжение в грунте под подошвой фундамента и строим эпюру ;

, (кПа) (3.1.9)

где среднее давление на уровне подошвы фундамента.

Толщу грунта ниже подошвы фундамента разбиваем на слои, не более :

Значения рассчитываются по формуле:

,(кПа) (3.1.10)

где коэффициент, принимаемый по таб. В.5[3] в зависимости от формы подошвы фундамента и относительной глубины

Определяем осадку каждого слоя основания по формуле:

, (см) (3.1.11)

где безразмерный коэффициент для всех видов грунтов

среднее дополнительное вертикальное напряжение в том слое грунта, кПа.

Вычисления сводим в таблицу 3.1.1.

Определяем нижнюю границу сжимаемой зоны (В.С.): она находится на горизонтальной плоскости, где соблюдается условие:

(3.1.12)

 

 

Таблица 3.1.1 К расчёту осадок (соотношение сторон l/b=2.6/1.7=1.53)

Zi, см	x = 2*z/b	a	hi, см	szpi, кПа	szgi, кПа	0.2szgi,кПа	Еi, кПа	Si, см
Супесь пластичная
	0,00			309,24	70,79	14,16
	0,80	0,8538		264,04	84,53	16,91		0,678
	1,60	0,5469		169,12	98,26	19,65		0,512
	2,00	0,444		137,26	105,13	21,03		0,181
Песок мелкий средней плотности
	2,40	0,3409		105,41	111,93	22,39		0,172
	2,71	0,296		91,50	117,13	23,43		0,107
	3,20	0,2233		69,04	121,33	24,27		0,140
	4,00	0,1550		47,94	128,13	25,63		0,166
	4,80	0,111		34,33	134,93	26,99		0,117
	5,06	0,103		31,85	137,13	27,43		0,030
Глина полутвердая
	5,18	0,1		30,92	159,13	31,83		0,012
								2,11

 

Вывод

Условие 3.1.12 соблюдается на глубине от подошвы фундамента. Осадка основания

Расчёт осадки фундамента во времени

Осадку, происходящую за определённое время, определяем по формуле:

S_t = S×u, (3.1.13)

где S – конечная осадка, см (s=2.11см – табл.3.1.1);

u – степень уплотнения, определяемая по табл. 2.1 [1].

Определяем расчётную схему:

k_ф1 = 15*10^-3м/с > k_ф2 =23*10^-7м/с < k_ф3 =28*10^-3м/с > k_ф4 =21*10^-9м/с

где k_фi – коэффициент фильтрации i-го слоя грунта, м/с

Т.к. в пределах сжимаемой толщи залегают слои хорошо фильтрующего грунта наименьшей водонепроницаемостью обладает средний слой, считаем, что вода отжимается вверх и вниз и расчет ведем по первой схеме. Путь фильтрации воды при двухсторонней фильтрации составит:

h=0.5H=0.5x4.4 =2.2м.

 

Определяем коэффициент фильтрации грунта для слоистого основания по формуле:

, м/с (3.1.14)

где Н – сжимаемая толща грунта, м.

.

Определяем коэффициент консолидации по формуле:

с_n = k_ф / m_n*g_w, (3.1.15)

(3.1.16)

(3.1.17)

где - коэффициент Пуасонна, для песка, супеси-0.3, для суглинка-0.35, для глины-0.4, принимаем согласно(8);

.

Определяем значение показателя Т по формуле:

(3.1.18)

.

Полученные данные сводим в таблицу 3.1.2.

 

Таблица 3.1.2. К расчёту осадки фундамента во времени

U	Kt	t= T*Kt	St = U * S, см
0,1	0,02	0,00001	0,211
0,2	0,08	0,00002	0,422
0,3	0,17	0,00005	0,633
0,4	0,31	0,00008	0,844
0,5	0,49	0,00013	1,055
0,6	0,71	0,00019	1,266
0,7	1,00	0,00027	1,477
0,8	1,40	0,00038	1,688
Продолжение табл.3.1.2
0,9	2,09	0,00057	1,899
0,95	2,80	0,00076	2,005

 

Используя полученные данные, строим зависимость осадки во времени –рис.3.1.5.

 

Рисунок 3.1.4. Построение зависимости осадки во времени

Армирование фундамента

Фундамент выполняем из бетона класса С 20/25: f_cd = 20/1.5 =13.3МПа; f_ck = 20МПа; f_cfd = 0.21*f_ck^2/3 / g_c= 0.21*20^2/3 / 1.5 =1.03 МПа.

Под монолитным фундаментом предусматриваем устройство бетонной подготовки толщиной 100 мм из бетона класса С8/10. Толщина защитного слоя бетона для рабочей арматуры подошвы фундаментов при этом принимается равной 35 мм.

Армирование подколонника осуществляем пространственными самонесущими каркасами, собираемыми из плоских сеток С3.

Поперечное армирование подколонника осуществляем в виде сеток С2, расстояние между которыми не более четверти глубины стакана (0.25d = 0.25×0.65 =0.1675мм) и не более 200мм. Принимаем шаг сеток 100мм и количество 5шт. Диаметр арматуры сеток должен быть не менее 8мм и 0.25d продольной арматуры. Принимаем 4Ø8 S240.

Армирование подошвы фундамента осуществляем сварной сеткой из арматурной стали класса S400 - в продольном и поперечном направлении Ø10 S 400 с шагом 200мм. Арматурная сетка С1 устанавливается с защитным слоем 35мм. Продольная арматура 4Æ14 S400 стенок стакана устанавливается внутри ячеек сеток поперечного армирования.

Рисунок 3.1.5 Фундамент монолитный (арматурный чертеж)

Сечение 4-4

Расчет по скважине 1. Принимаем по ИГР мощность 1 слоя (почва) – 0.5м, 2 слоя – песок пылеватый -3.5м, 3 слоя (супесь пластичная) – 1.5м, 4 слоя (песок мелкий) – 3.0м. Натуральная отметка- 150.5м, что соответствует относительной отметке +0,100м.

N_II=280.7кН/м.п.