Проектирование фундаментов водонапорной башни (географический район строительства – город Минск)

этом фундамент получается таким, что области пластических деформаций в основании достаточно малы:

Z ≤ b/4.

Таким образом, p = R – это такое равномерное давление фундамента на основание, при котором глубина развития зон пластических Z ≈ b/4.

В соответствии с расчетной схемой, принимая условие p = R, получено общее выражение для определения площади A:

где N_c = N₀ – нагрузка, собранная на обрезе фундамента, по II группе предельных состояний.

 – приведенный удельный вес, вводимый для определения веса фундамента с грунтом на его уступах (рекомендуется принимать ).

d – глубина заложения подошвы фундамента,

 – превышение уровня грунтовых вод (УГВ) над подошвой фундамента, примем  в запас прочности и устойчивости,

R – расчетное сопротивления грунта основания для ширины фундамента b.

Если α = 0,7/0,4 = 1,6 – соотношение сторон поперечного сечения опорной конструкции, тогда:

R определяется по формуле (интерпретация формулы Пузыревского):

где  – коэффициент условия работы грунтового основания,

 – коэффициент условия работы сооружения во взаимодействии с основанием,

 – определяются по табл. 3, стр. 10 СНиП 2.02.01 – 83* «Основания зданий и сооружений».

k – коэффициент, принимаемый равным 1, если прочностные характеристики грунта (ϕ и С) определены непосредственными испытаниями,

 – коэффициент, зависящий от ширины подошвы фундамента, при b < 10 м,  = 1,

 – безразмерные коэффициенты, принимаемые в зависимости от ϕ_II по табл. 4, стр. 11 СНиП 2.02.01 – 83* «Основания зданий и сооружений»,

 - расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента, тс/м²,

 - осредненное значение удельного веса грунтов, залегающих выше подошвы фундамента, тс/м³,

 - осредненное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента (до z = 0,5b), тс/м³.

Уровень грунтовых вод располагается на глубине 0,5м от поверхности земли. Таким образом, часть рервого слоя остается сухой.

где  – влажность грунта данного слоя.

Определим удельный вес слоев грунта.

.

Другая часть слоя 1 увлажнена, т.е.:

где  – объемный вес частиц,

 – объемный вес воды.

Тогда:    ,

,

,

,

,

,

,

.

Среднеарифметические значения объемного веса грунта ниже и выше подошвы:

,

.

Для первого типа фундамента определяем b, решая уравнение графически с помощью Excel. Расчеты приведены в таблице 4 и на графике в соответствии с рис. 1. Т.к. изменение грунтового основания от скважины 1 до скважины 2 незначительны, то и значения R меняются очень плавно, и графики зависимости приблизительно одинаковы для всех фундаментов. Таким образом, ширину всех фундаментов назначаем b = 1,6 м, что удовлетворяет условию P < R.

 Рис.3.1 – График зависимости P(b) и R(b)

Таблица 1.1 – расчет ширины b фундамента 1

b	1,2	1,3	1,4	1,5	1,6	1,7	1,8
P	42,16042	36,57456	32,14235	28,56667	25,64023	23,21488	21,18241
R	26,533	26,77594	27,01888	27,26181	27,50475	27,74769	27,99063

При учете внецентренного нагружения наибольшее давление на грунт у краев подошвы не должно превышать:

P_max ≤ 1,2R = 25 тс/м² – в случае момента в одной плоскости,

P_min > 0.

Расчеты сведем в таблицу 2.

Таблица 2 – Расчет ширины фундамента b с учетом внецентренного нагружения.

b	1,2	1,3	1,4	1,5	1,6	1,7	1,8
Pmax	44,66	38,54	33,71	29,84	26,69	24,09	21,92
Pmin	39,66	34,61	30,57	27,29	24,59	22,34	20,44
1,2R	31,84	32,13	32,42	32,71	33,01	33,30	33,59

Таким образом, оставляем значение b = 1,6 м, l = 1,6∙1,6 = 2,6 м.

3.4 Определение осадок фундаментов

Расчеты ведем для фундамента типа I. Расчеты ведутся в следующей последовательности:

1.  Вычисление P₀ – дополнительного к природному вертикального давления на грунтовое основание:

где P – среднее давление под подошвой фундамента (P = 25,64 тс/м²),

 – вертикальное напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы, действовавшее до начала строительства (тс/м²).

Построение графика распределения  по оси z (по глубине). При этом вычисления  сводим в таблицу 3. Т.к. грунты от опоры к опоре меняются слабо, то и вертикальные усилия