5.3 Графический метод определения размеров подошвы фундамента.

Для фундамента по оси 2А и 2Б задаемся разными площадями подошвы фундамента А₁=2м², А₂=6м², А₃=9м².

Определяем среднее давление под подошвой фундамента для каждого случая по формуле

(5.7)

По оси 2А. По оси 2Б.

Определяем значения R под подошвой фундамента для каждого случая по формуле 5.5

R_I=

R_II=

R_III=

Наносим полученные значения Р, R и А на график, точка пересечения графиков Р и R дает требуемое значение площади подошвы фундамента.

Определение площади подошвы фундамента

графическим способом по оси 2А

Рис 5.1

Определение площади подошвы фундамента

графическим способом по оси 2А

Рис 5.2

6. Проверка давлений под подошвой фундамента

Для фундамента по оси 2Б, как для центрально нагруженного фундамента должно удовлетворяться условие:

P_II ≤ R

где P_II – среднее давление по подошве фундамента, кПа

P_II=N_II/A (6.1)

N_II=N_OII+N_фо+ N_грII (6.2)

где N_0II – расчетная нагрузка, приложенная к обрезу фундамента N_0II=1550кН

N_фо – расчетная нагрузка от веса фундамента, кН

N_грII - расчетная нагрузка от веса грунта над уступами, кН

N_фII= N_фо+ N_грII=bld₁γ_ср (6.3)

P_II=N_II/bl+d₁γ_ср (6.4)

P_II=1800/2.6х2.6+1.65х20=299.3(кПа)

299.3≤322.6

Условие выполняется, разница между давлениями не превышает 15%

Для фундамента по 2А, как для внецентренно нагруженного фундамента должно удовлетворяться условия:

P_ср ≤ R

P_max ≤ 1.2R

P_min > 0

Краевые давления по подошве фундамента для внецентренно нагруженного фундамента находятся по формуле

P_{max, min}= N_OII/A+y_срхd₁±M_II/W (6.5)

W=b²*l/6. (6.6)

P_{max, min}= 1550/2.4х2.4+20х1.65±60/2.3, P_max= 328.2 (кПа), P _min=276.0(кПа)

W=2.4²х2.4/6=2.3

328.2 + 276.0/2≤ 322.6

328.2 ≤ 1.2х322.6

328.2 ≤ 387.1

276.0 > 0

Условия выполняются

7. Расчёт осадки фундамента

Метод послойного суммирования рекомендуется СНиПом для расчета осадок фундаментов. Величину осадки фундамента определяется по формуле:

(7.1)

где  - безразмерный коэффициент, равный 0,8;

_zpi -среднее вертикальное (дополнительное) напряжение в i - м слое грунта;

h_i и E_i -соответственно толщина и модуль деформации i -го слоя грунта, значение Е_i

n - число слоев, на которое разбита сжимаемая толща основания.

Эпюра распределения вертикальных напряжений от собственного веса грунта строится в пределах глубины 4-6b ниже подошвы фундамента. Вертикальное напряжение от собственного веса грунта на границе слоя, расположенного на глубине z, определяется по формуле

_zg= (7.2)

Удельный вес грунтов, залегающих ниже уровня подземных вод, определяется с учетом взвешивающего действия воды. Водоупорами следует считать глины и суглинки твердой и полутвердой консистенции при I_L<0.5

По данным геологического разреза уровень грунтовых вод находится на отм. 93.5 м, а водоупор в виде суглинков тугопластичных с I_L=0.42 начинается на отм. 93.6, следовательно удельным весом грунтов с учетом взвешивающего действия воды пренебрегаем.

Таблица 7.1

Номер расчётного слоя	Толщина расчетного слоя h, м	Zi	Толщина слоя hi, м	Расчётный удельный вес грунта γ, кН/м3	Природное давление σzg на глубине zi, кПа	Коэффициент ξ=2zi/b	Коэффициент α, по т. 4.9 м. у.	Дополнительное давление σzp на глубине zi, кПа	Среднее дополнительное давление в слое σzgср, кПа	Модуль деформации грунта Ei, кПа	Осадка слоя Si
Осадка фундамента по оси «А»
Определение zg0 и zp0 на уровне подошвы фундамента
1	d1		0.4	14.52	5.8
2			1.25	19.1	23.89
				zg0=5.8+23.89=29.8				zp0=302.1-29.8=272.3
Определение zg и zp под подошвой фундамента
2	0.8	0.8	4.2	19.1	15.3	0.7	0.840	228.7	162.74	20000	S=0.8(162.74х4.2/20000+33.92х3.4/13000)=0.028=2.8
	1.6	1.6		19.1	30.6	1.3	0.566	154.1
	2.4	2.4		19.1	45.8	2.0	0.336	91.5
	2.95	2.95		19.1	56.4	2.5	0.243	66.2
				zg на подошве второго слоя 56.4+29.8=86.2
3	0.25	3.2	3.4	18.6	4.65	2.7	0.215	58.5	33.92	13000
	0.8	4.0		18.6	14.9	3.3	0.153	41.7
	1.6	4.8		18.6	29.8	4.0	0.108	29.4
	2.4	5.6		18.6	44.6	4.7	0.081	22.1
	3.4	6.35		18.6	63.3	5.2	0.066	17.9
				zg на подошве третьего слоя 56.4+29.8+63.3=149.5
4	0.85	6.4		17.64	15.0	5.3	0.064	17.4
	1.65	7.2		17.64	29.1	6.0	0.051	13.9
	2.45	8.0		17.64	43.2	6.7	0.041	11.2
				zg на уровне 10.6м от поверхности земли в четвертом слое 56.4+29.8+63.3+43.2=192.7
Осадка фундамента по оси «Б»
Определение zg0 и zp0 на уровне подошвы фундамента
1	d1		0.4.	14.52	5.8
2			1.25	19.1	23.89
				zg0=5.8+23.89=29.8				zp0=299.3-29.8=269.5
2	0.8		4.2	19.1	15.3	0.6	0.880	237.2	170.1	20000	S=0.8(170.1х4.2/20000+35.1х3.4/13000)=0.036=3.6
	1.6			19.1	30.6	1.2	0.606	163.3
	2.4			19.1	45.8	1.8	0.393	105.9
	2.95			19.1	56.4	2.3	0.276	74.4
				zg на подошве второго слоя 56.4+29.8=86.2
3	0.25		3.4	18.6	4.65	2.5	0.229	67.7	35.1	13000
	0.8			18.6	14.9	3.1	0.170	45.8
	1.6			18.6	29.8	3.7	0.124	33.4
	2.4			18.6	44.6	4.3	0.095	25.6
	3.4			18.6	63.3	4.9	0.074	19.9
				zg на подошве третьего слоя 56.4+29.8+63.3=149.5

Эпюра распределения вертикальных напряжений от собственного веса грунта

и дополнительных вертикальных напряжений под подошвой фундамента по оси 2А

Рис 7.1

Эпюра распределения вертикальных напряжений от собственного веса грунта и дополнительных вертикальных напряжений под подошвой фундамента по оси 2Б

Рис 7.2