3.1.3. Определение осадки фундамента методом послойного суммирования
Сечение 4-4
Рассчитывать осадку основания фундамента под колонну будем методом послойного суммирования.
Расчёт осадки фундамента происходит из условия:
(3.10)
где
величина конечной осадки отдельного
фундамента, определяемая расчётом;
предельная
величина осадки фундаментов зданий и
сооружений, принимаемая по табл. В.4 [1]
(для данного здания
).
Для определения
осадки фундамента необходимо составить
схему, показанную на рис. 3.2, на которой
слева от фундамента даны инженерно-геологические
условия и характеристики грунтов. Затем
от оси фундамента влево откладываем
ординаты эпюры вертикальных напряжений
от собственного веса грунта. Причём
построение эпюры
следует начинать от отметки поверхности
природного рельефа при планировке
подсыпкой или срезкой. Ординаты эпюры
вычисляются в характерных горизонтальных
сечениях (на нижней границе каждого
слоя, под подошвой фундамента, на уровне
грунтовых вод) по формуле:
(3.11)
где
удельный весi-го слоя
грунта,
;
толщина i-го
слоя грунта,
.
Удельный вес грунтов, залегающих ниже уровня подземных вод (WL), но выше водоупора, определяется с учётом взвешивающего действия воды по формуле:
(3.12)
где
удельный
вес частицi-го слоя грунта,
;
удельный
вес воды,
коэффициент
пористости i-го слоя
грунта.
Для супеси ниже
WL
=0,67
> 0,25 (не является водоупором)
Находим ординаты эпюры вертикальных напряжений от собственного веса грунта в характерных горизонтальных сечениях:
На подошве 1 слоя (суглинок).
На подошве фундамента:
На подошве 2 слоя (супесь):
На границе водоупора (глина полутвердая):
На подошве 3 слоя (глина):
Дополнительное (к природному) вертикальное напряжение в грунте под подошвой фундамента вычисляется по формуле:
(3.13)
где
среднее фактическое давление под
подошвой фундамента,
вертикальное
напряжение от собственного веса грунта
на уровне подошвы фундамента от веса
вышележащих слоёв,
.
Для построения
эпюры дополнительных вертикальных
напряжений толща грунта ниже подошвы
фундамента в пределах глубины,
приблизительно равной
-х
кратной ширине фундамента, разбивается
на ряд слоёв, мощностью не более
.
Если в пределах элементарного слоя
попадают два слоя грунта, то эти участки
рассматриваются отдельно. Принимаем:
.
Величина дополнительного вертикального напряжения для любого сечения ниже подошвы фундамента вычисляется по формуле:
(3.14)
где
коэффициент принимаемый по таб.B5,[1]
в зависимости от формы подошвы фундамента,
соотношения сторон прямоугольного
фундамента и относительной глубины
равной
;
Осадка отдельного фундамента на основании, расчётная схема которого принята в виде линейно-деформируемого полупространства с условным ограничением глубины сжимаемой толщи, определяется по формуле:
(3.15)
где
коэффициент, корректирующий упрощённую
схему расчёта,
число слоёв, на
которое разделена по глубине сжимаемая
толща основания;
толща i-го
слоя грунта,
;
среднее дополнительное
(к бытовому) напряжение в i-ом
слое грунта, равное полусумме дополнительных
напряжений на верхней и нижней границахi-го слоя,
;
модуль деформации
i-го слоя,
.
Осадка основания фундамента получается суммированием величины осадки каждого слоя. Она не должна превышать предельно допустимые осадки сооружения.
(3.16)
где
предельная
деформация основания сооружения(таб.
В.4 [1]).
Для удобства вычисления осадки фундамента расчёт ведём в табличной форме (табл. 3.1).
Таблица 3.1. Определение осадок фундамента
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Супесь пластичная | ||||||||
|
0 |
0,00 |
1,000 |
0 |
425,25 |
47,75 |
9,55 |
16750 |
- |
|
32 |
0,80 |
0,881 |
32 |
374,65 |
49,30 |
9,86 |
0,611 | |
|
64 |
1,60 |
0,642 |
32 |
273,01 |
50,85 |
10,17 |
0,495 | |
|
96 |
2,40 |
0,477 |
32 |
202,84 |
52,40 |
10,48 |
0,364 | |
|
128 |
3,20 |
0,374 |
32 |
159,04 |
53,95 |
10,79 |
0,277 | |
|
155 |
3,44 |
0,316 |
27 |
134,38 |
55,25 |
11,05 |
0,189 | |
|
Глина полутвердая | ||||||||
|
155 |
3,44 |
0,316 |
0 |
134,38 |
85,25 |
17,05 |
15040 |
- |
|
160 |
4,00 |
0,306 |
5 |
130,13 |
86,04 |
17,21 |
0,035 | |
|
192 |
4,80 |
0,258 |
32 |
109,71 |
91,10 |
18,22 |
0,204 | |
|
224 |
5,60 |
0,223 |
32 |
94,83 |
96,15 |
19,23 |
0,174 | |
|
256 |
6,40 |
0,196 |
32 |
83,35 |
101,21 |
20,24 |
0,152 | |
|
288 |
7,20 |
0,175 |
32 |
74,42 |
106,26 |
21,25 |
0,134 | |
|
320 |
8,00 |
0,158 |
32 |
67,19 |
111,32 |
22,26 |
0,121 | |
|
352 |
8,80 |
0,143 |
32 |
60,81 |
116,38 |
23,28 |
0,109 | |
|
384 |
9,60 |
0,132 |
32 |
56,13 |
121,43 |
24,29 |
0,100 | |
|
416 |
10,4 |
0,122 |
32 |
51,88 |
126,49 |
25,30 |
0,092 | |
|
448 |
11,2 |
0,113 |
32 |
48,05 |
131,54 |
26,31 |
0,085 | |
|
455 |
11,38 |
0,111 |
7 |
47,20 |
132,65 |
26,53 |
0,018 | |
|
Песок средней крупности | ||||||||
|
480 |
12 |
0,106 |
25 |
45,08 |
136,80 |
27,36 |
24370 |
0,038 |
|
512 |
12,8 |
0,091 |
32 |
38,70 |
142,11 |
28,42 |
0,044 | |
|
544 |
13,6 |
0,079 |
32 |
33,59 |
147,42 |
29,48 |
0,038 | |
|
576 |
14,4 |
0,069 |
32 |
29,34 |
152,73 |
30,55 |
|
0,033 |
3,313
Определяем нижнюю границу сжимаемой зоны (В.С.). Она находиться на горизонтальной плоскости, где соблюдается условие:
Это условие
соблюдается на глубине
от
подошвы фундамента.
Осадка основания
.
Рисунок. 3.3. Схема и эпюры к расчету осадок фундамента
Сечение 4-4
Находим ординаты эпюры вертикальных напряжений от собственного веса грунта в характерных горизонтальных сечениях:
На подошве 1 слоя (суглинок).
На подошве фундамента:
На подошве 2 слоя (супесь):
На границе водоупора (глина полутвердая):
На подошве 3 слоя (глина):
Дополнительное (к природному) вертикальное напряжение в грунте под подошвой фундамента вычисляется по формуле 3.13:
Для построения
эпюры дополнительных вертикальных
напряжений толща грунта ниже подошвы
фундамента в пределах глубины,
приблизительно равной
-х
кратной ширине фундамента, разбивается
на ряд слоёв, мощностью не более
.
Если в пределах элементарного слоя
попадают два слоя грунта, то эти участки
рассматриваются отдельно. Принимаем:
.
Для удобства вычисления осадки фундамента расчёт ведём в табличной форме (табл. 3.2).
Таблица 3.2. Определение осадок фундамента
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Супесь пластичная | ||||||||
|
0 |
0,00 |
1,000 |
0 |
408,86 |
41,02 |
8,20 |
16750 |
- |
|
100 |
0,80 |
0,881 |
100 |
360,20 |
45,86 |
9,17 |
1,789 | |
|
200 |
1,60 |
0,642 |
100 |
262,49 |
50,70 |
10,14 |
1,439 | |
|
225 |
1,80 |
0,601 |
25 |
245,72 |
51,91 |
10,38 |
0,291 | |
|
Глина полутвердая | ||||||||
|
225 |
1,80 |
0,601 |
0 |
245,72 |
90,91 |
18,18 |
15040 |
- |
|
300 |
2,40 |
0,477 |
75 |
195,03 |
102,76 |
20,55 |
0,843 | |
|
400 |
3,20 |
0,374 |
100 |
152,91 |
118,56 |
23,71 |
0,877 | |
|
500 |
4,00 |
0,306 |
100 |
125,11 |
134,36 |
26,87 |
0,691 | |
|
525 |
4,20 |
0,294 |
25 |
120,20 |
138,31 |
27,66 |
0,151 | |
|
Песок средней крупности | ||||||||
|
600 |
4,80 |
0,258 |
75 |
105,49 |
150,76 |
30,15 |
24370 |
0,242 |
|
700 |
5,60 |
0,223 |
100 |
91,18 |
167,36 |
33,47 |
0,275 | |
|
800 |
6,40 |
0,196 |
100 |
80,14 |
183,96 |
36,79 |
|
0,233 |
|
900 |
7,20 |
0,175 |
100 |
71,55 |
200,56 |
40,11 |
|
0,201 |
|
1000 |
8,00 |
0,158 |
100 |
64,60 |
217,16 |
43,43 |
|
0,175 |
|
1100 |
8,80 |
0,143 |
100 |
58,47 |
233,76 |
46,75 |
|
0,154 |
|
1200 |
9,60 |
0,132 |
100 |
53,97 |
250,36 |
50,07 |
|
0,137 |
7,317
Определяем нижнюю границу сжимаемой зоны (В.С.). Она находиться на горизонтальной плоскости, где соблюдается условие:
Это условие
соблюдается на глубине
от
подошвы фундамента.
Осадка основания
.
Рисунок. 3.4. Схема и эпюры к расчету осадок фундамента