Нормативные значения характеристик физических свойств грунтов. Характеристики физических свойств грунтов

Размеры подошвы фундамента зависят от ряда связанных между собой параметров и устанавливаются путём последовательного приближения. В порядке первого приближения площадь подошвы фундамента  А  определяется по формуле:

 , где

N_oII - расчетная нагрузка в плоскости обреза фундамента для расчета основания по предельному состояния второй группы, кН;

N_oII = 159 кН   (для фундамента Ф 1),

N_oII = 285 кН   (для фундамента Ф 2),

R₀ - расчетное сопротивление грунта, залегающего под подошвой фундамента, кПа;

R_o = 261,37 (265,72) кПа;

γ_m - осредненное значение удельного веса материала фундамента и грунта на его уступах, кН/м³;

γ_m = 20 кН/м³  

d - глубина заложения фундамента от уровня планировки, м.

d = 1,60 м.

Находим требуемую площадь подошвы фундамента:

- для Ф 1:

 м², для Ф 2:

 м²,

Принимаем ленточный фундамент с размерами:

Фундамент Ф 1
b,  мм	a, мм	h, мм	hф, мм	A, м2	V, м3
800	1000	300	300	0,80	0,24

Принимаем ленточный фундамент с размерами:

Фундамент Ф 2
b,  мм	a, мм	h, мм	hф, мм	A, м2	V, м3
1400	1000	300	300	1,40	0,42

3.3.3  Проверка напряжений в основании и уточнение размеров подошвы фундамента

Принятые в первом приближении размеры подошв фундаментов уточняются исходя из требований СНБ, выражаемых неравенствами:

 , где

 – среднее давление под подошвой фундамента, кПа,

p_max  и  p_min - соответственно максимальное и минимальное значения краевого давления по подошве внецентренно нагруженного фундамента, определяемого по формуле:

 , где

 – момент сопротивления площади подошвы фундамента,

R – расчетное сопротивление грунта основания, кПа:

Определяем соответствующие расчетные сопротивления грунта по формуле:

 ∙ [ M_y ∙ k_z ∙ b ∙ γ_II + M_q ∙ d₁ ∙ γ_II^{`</sup> + ( M<sub>q</sub> – 1 ) ∙ d<sub>0</sub> ∙ γ<sub>II</sub><sup>`} + M_c ∙ c_II ] , где

γ_c1  и  γ_c2 - коэффициенты условий работы (таблица В.1 СНБ);

γ_II - осредненное расчетное значение  удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента, с учетом взвешивающего действия воды;

d₁ - глубина заложения фундаментов от пола подвала (приведенная глубина заложения);

d₁ = h_s + h_cf ∙ γ_cf / γ_II^` , где

h_s – толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны подвала;

h_cf – толщина конструкции пола подвала;

γ_cf – расчетное значение удельного веса конструкции пола подвала;

γ_II^` - осредненное расчетное значение  удельного веса грунтов, залегающих выше подошвы фундамента;

d₀ - глубина подвала,

c_II – расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента.

;        ;

Расчеты для фундамента Ф 1:

γ_c1 = 1,10

L / H = 33,80 / 20,34 = 1,66, тогда по таблице В.1 СНБ

γ_c2 = 1,00

К = 1,10

φ = 12,0 ⁰С

M_y = 0,980

M_q= 4,930

M_c = 7,400

К_z = 1,00

b = 0,80  м,

γ_II= 7,39 кН/м³  

γ_II^`=16,00 кН/м³  

Так как здание с подвалом, то

h_s =0,42 м

h_cf=0,08 м

γ_cf=20,0 кН/м³  

d₁=0,52 м

d₀=2,00м

c_II=12,0 кПа, тогда:

 ∙ [ 0,980 ∙ 1,00 ∙ 0,80 ∙ 7,39 + 4,930 ∙ 0,52 ∙ 16,00 + ( 4,930  –1 ) ∙

∙ 2,00 ∙ 16,00 + 7,400 ∙ 12,0] = 261,37  кПа.

Суммарные нагрузки и воздействия по подошве фундамента Ф 1 для расчета основания по деформациям можно представить в виде:

а) нормальная вертикальная нагрузка:

N_II = N_oII + G_фм+ G_грн

б) момент в плоскости подошвы фундамента:

M_II  = M_oII + 0,5∙ G_фм∙ e₁+ 0,5∙ G_грн∙ e₁+ ME _II + Q ∙ h_ф

G_фм – расчетная нагрузка от веса фундамента, кН

G_грн – расчетная нагрузка от веса грунта на консоли подушки, кН

M_oII  – момент в плоскости обреза фундамента, кН/м

e₁– эксцентриситет (расстояние от ц.т. грунта на консоли подушки до оси фундамента),

M_{E II} – момент от бокового давления грунта на стены подвала, кН/м

Q– поперечная сила в плоскости обреза фундамента, кН

h_ф– высота фундамента, м

G_фм = V_ф∙ γ_ф, где

V_ф– объем фундамента, м³

γ_ф – удельный вес фундамента, кН/ м³ (γ_ф = 25,00 кН/ м³)

V_гр – объем грунта, залегающего над подошвой фундамента, м³

V_ф = 0,24  м³ ,

G_фм= 0,24 ∙ 25,00 = 6,00  кН,

V_{фб II} = 1,00 ∙ 0,60 ∙ 0,30 ∙ 3 = 0,54  м³ ,

G_{фб II}= 0,54 ∙ 25,00 = 13,50  кН,

V_{гр лв}= 0,33 м³ ,

V_{гр пр}= 0,03 м³ ,

G_{грн лв}= 0,33 ∙ 16,00 = 5,28 кН,

G_{грн пр}= 0,03 ∙ 16,00 = 0,48 кН,

N_II= 159,00 + 6,00 + 13,50 + 5,28 + 0,48 = 184,26 кН,

M_oII = 0,00  кН ∙ м,

Боковое давление грунта для фундамента ф 1:

h_пр = q: γ_II^`=10,00:16,00 = 0,63 м

σ_б^{`</sup>= γ<sub>II</sub><sup>`}∙ h_пр∙ tg²(45- φ /2) – боковое давление грунта на отметке планировки;

σ_б = γ_II^`∙ (d + h_пр)∙ tg²(45- φ /2) – боковое давление грунта на отметке подошвы фундамента;

d – глубина заложения фундамента

φ – осредненное значение угла сдвига грунта засыпки; (φ = 24,0⁰),

Е_0II = ((σ_б^{`</sup>+ σ<sub>б</sub>))/2∙ d = (γ<sub>II</sub><sup>`}∙ d / 2)∙(d+2∙ h_пр) ∙ tg²(45- φ :2) – равнодействующая бокового давления грунта засыпки на стену подвала длиной 1 м,

d_с = d/3∙ ((2σ_б^{`</sup>+ σ<sub>б</sub>)/ (σ<sub>б</sub><sup>`}+ σ_б)) – точка приложения равнодействующей;

σ_б^`=16,00 ∙ 0,63∙ tg²(45- 24,0 /2) = 4,25 кПа,

σ_б =16,00 ∙ (1,60+0,63) ∙ tg²(45- 24,0 :2) = 15,05 кПа,

Е_0II = ((16,00∙1,60)/2)∙(1,60+2∙0,63) ∙ tg^₂(45- 24,0 :2) = 15,44 кПа,

d_е = (1,60/3)∙((2∙4,25+15,05) / (4,25+15,05)) = 0,65 м,

M_{E II} = (σ_б ∙ (d+ h_пр)²/ 15) ∙ 1,00),

M_{E II} = (15,05 ∙ (1,60+0,63)² / 15) ∙ 1,00 = 4,99 кН ∙ м.

Расчет отпора грунта:

h_пр = q/ γ_II^`=0,00/16,00 = 0,00 м,

σ_б^`=16,00 ∙ 0,00∙ tg²(45- 24,0 /2) = 0,00 кПа,

σ_б =16,00 ∙ (0,42+0,00) ∙ tg²(45- 24,0 /2) = 2,83 кПа,

Е_0II = (16,00∙0,42/2)∙(0,42+2∙0,00) ∙ tg²(45- 24,0 /2) = 0,60 кПа,

d_е = (0,42/3)∙((2∙0,00+2,83) / (0,00+2,83)) = 0,14 м,

M_{E II} = (2,83 ∙ (0,42+0,00)² /15) ∙ 1,00 = 0,03 кН ∙ м, е₁ = 0,28 м, Q = 0,00 кН, тогда

M_II = 0,00 – 5,28∙ 0,28 + 0,48∙ 0,28 + 4,99 – 0,00 + (0,00) ∙2,10 = 3,65 кН ∙ м.

 

Рисунок 3 – Расчетная схема фундамента ф 1

Проверка напряжений в основании фундамента ф 1:

  м³ , тогда

  кПа,

  кПа,

  кПа,

Проверка условий:

P = 230,33  кПа  <  R = 261,37  кПа	-  выполняется
Pmax = 263,51 кПа  <  1,2 ∙ R = 313,64  кПа	-  выполняется
Pmin = 197,14 кПа  >  0  кПа	-  выполняется

Условия выполняются, следовательно, размеры подошвы фундамента подобраны правильно.

Расчеты для фундамента ф 2:

b = 1,40  м

 ∙ [ 0,980 ∙ 1,00 ∙ 1,40 ∙ 7,39 + 4,930 ∙ 0,52 ∙ 16,00 + ( 4,930  –1 ) ∙

∙ 2,00 ∙ 16,00 + 7,400 ∙ 12,0] = 265,72  кПа.

Суммарные нагрузки и воздействия по подошве фундамента Ф 2:

V_ф = 0,42  м³ ,

G_фм= 0,42 ∙ 25,00 = 10,50  кН,

V_{фб II} = 1,00 ∙ 0,60 ∙ 0,30 ∙ 3 = 0,54  м³ ,

G_{фб II}= 0,54 ∙ 25,00 = 13,50  кН,

V_{гр лв}= 0,07 м³ ,

V_{гр пр}= 0,07 м³ ,

G_{грн лв}= 0,07 ∙ 16,00 = 1,12 кН,

G_{грн пр}= 0,07 ∙ 16,00 = 1,12 кН,

N_II= 285,00 + 10,50 + 13,50 + 1,12 + 1,12 = 311,24 кН,

M_oII = 0,00  кН ∙ м,

Q = 0,00 кН, тогда

M_II= 0,00 – 1,12 ∙ 0,43 + 1,12 ∙ 00,43 + 0,00 – 0,00 + (0,00) ∙ 2,90 = 0,00  кН ∙ м,

Проверка напряжений в основании фундамента ф 2:

  м³ , тогда

  кПа,

  кПа,

  кПа,

Проверка условий:

P = 222,31  кПа  <  R = 265,72  кПа	-  выполняется
Pmax = 222,31 кПа  <  1,2 ∙ R = 318,86  кПа	-  выполняется
Pmin = 22,31 кПа  >  0  кПа	-  выполняется

Условия выполняются, следовательно, размеры подошвы фундамента подобраны правильно.

3.3.4  Расчёт осадки фундамента

Конечная осадка определяется по методу послойного суммирования по формуле:

, где

s – конечная (стабилизированная) осадка фундамента;

s_i – осадка i-го слоя грунта основания;

β – безразмерный коэффициент, принимаемый равным  0,8;

n – число слоёв, на которое разбита сжимаемая толща основания;

σ_zp,i – среднее значение дополнительного напряжения в i-м слое грунта;

h_i – толщина i-го слоя;

E_i – модуль деформации i-го слоя грунта.

Полученное значение осадки сопоставляют с предельно допустимой