Визначення площі підошви та розмірів уступів фундаменту
Розміри обрізу фундаменту в плані приймають більше розмірів підфундаментної частини опори на величину с = 0,15 + 0,30 м у кожну сторону для компенсації можливих відхилень положення та розмірів фундаменту при розбивці та виконанні робіт.
де: hф - висота фундаменту (відстань від його обрізу до його підошви).
b0 = 3,5 м. ширина та довжина підфундаментної частини опори в площині
ℓ0= 10,7 м обрізу фундаменту.
Розширення уступів фундаменту hy: висота уступу 0,7 м. ширина 0,5hy м. Приймаємо ширину уступу 0,4 м. При цьому відношення ширини уступу до його висоти не перевищує tg30 0 = 0,577.
Необхідна площа підошви фундаменту у першому наближенні може бути визначена за формулою:
NI – розрахункова вертикальна сила по обрізу фундаменту (без урахування ваги фундаменту та ґрунту на його уступах);
R – розрахунковий опір ґрунту основи, МПа
R=1,7 R0[1+K1(b-2)]+K2*γ*(d-3)
R0=0,22 МПа – умовний опір ґрунту;
b = 3,6 м - ширина підошви фундаменту;
d=5,6 м – глибина закладення фундаменту, що приймається від поверхні ґрунту (на суходолі);
γ – середнє за шарами розрахункове значення питомої ваги ґрунту, розташованого вище підошви фундаменту, обчисленого без урахування зважуючої дії води, мН/м 3 ;
K1 = 0,10 -1 коефіцієнти, що приймаються за таблицею 3.3.
R = 1,7 (0,22 [1 + 0,10 (3,6-2)] + 3 * 18,40 (5,6-3) * 0,001) = 0,795 МПа
γср =20кН/м 3 - середня питома вага кладки фундаменту та ґрунту на його уступах;
γƒ - коефіцієнт надійності тимчасового рухомого навантаження;
η = 1,2 - коефіцієнт, що враховує дії моменту;
γω= 10 кН/м 3 – питома вага води;
hω – відстань від рівняпідземних вод до підошви фундаменту;
А = 1,2 * 12,23 / (0,795 -1,1 * 0,02 * 5,6 +0,01 * 0,6) = 16,872 / 0,3398 = 34,55 м 2
Приймаємо розміри фундаменту:
b = 3,6 м; ℓ = 10,7 м; hф = 5,6 м; A = 34,55 м 2; d = 5,7 м-коду.
3.3. Визначення розрахункового опору ґрунту під підошвою фундаменту R = 0,413 МПа. (згідно з попередніми розрахунками).
3.4. Перевіряє напруги під підошвою фундаменту.
Визначимо середню, максимальну та мінімальну напругу під підошвою фундаменту і порівнюємо їх з розрахунковим опором ґрунту:
P = NI/A ≤ R/γп;
де: P, Pmax, Pmin - середній максимальний і мінімальний тиск підошви фундаменту на основу;
NI - розрахункове вертикальне навантаження на основу з урахуванням гідростатичного тиску, Мн;
MI - розрахунковий момент щодо осі проходить через центр ваги підошви фундаменту, м 2;
W - момент опору по підошві фундамнта, м 3;
А-площа підошви фундаменту, м 2;
W = ℓ * b 2 / 6 = 10,7 * 3,6 2 / 6 = 23,112 м 3;
R-розрахунковий опір ґрунту під підошвою фундаменту, МПА;
γс = 1,2-коефіцієнт умов робіт;
γп = 1,4 – коефіцієнт надійності за призначенням споруди.
де: Росії, Рг - навантаження від ваги фундаменту і грунту на його уступах з урахуванням дії води, що зважує;
Рв - навантаження від ваги води;
hф - висота конструкції фундаменту, hср = 3,6 м;
P = NI/A ≤ R/γг; Р= 16,68/34,55≤0,795/1,4; P = 0,483 ≤ 0,568;
Умови не дотримуються.
Оскільки дві умови дотримані:
приймаємо розміри фундаменту з чотирма уступами (рис. 3.1)
b = 3,6 м, ℓ = 10,7 м, hф = 5,6 м, dп = 5,7 м,
Розрахунок осідання фундаменту
Метод пошарового підсумовування для розрахунку осад фундаменту шириноюменше 10м згідно з СНіП 202. 01 - 83.
Величина осідання фундаменту визначається за формулою:
S=β
Де: β – безрозмірний коефіцієнт, що дорівнює 0,8;
σzpi – середня вертикальна (додаткова) напруга в i-му шарі ґрунту;
hi, Ei – відповідно товщина та модуль деформації i-го шару ґрунту (табл. 1.2);
n - число шарів, на яке розбита товщина основи, що стискається.
Техніка розрахунку зводиться до такого.
1. Стиснену товщу ґрунту, розташовану нижче підошви шару фундаменту, розбиваємо на елементарні шари:
де: b = 3,6 м - ширина підошви фундаменту; межі шарів повинні збігатися з межами шарів ґрунтів та рівнем підземних вод. Глибина розбивки має приблизно дорівнює 3b = 3*3,6 = 10,8м.
2. Визначаємо значення вертикальних напруг від власної ваги грунту на рівні підошви фундаменту та на межі кожного підшару:
де: σzgo-вертикальна напруга від власної ваги грунту на рівні підошви фундаменту;
γi – питома вага ґрунту i-го шару;
hi-товщина i-го шару ґрунту.
Починаючи від лінії розмиву ґрунту до межі рослинного шару з піском (0 м)
Шар: пісок до глибини 0,1 м – рівня ґрунтових вод (0 м)
Шар піску на глибині понад 1 метр розташований нижче рівня підземних вод. Питому вагу визначаємо за такою формулою:
σzgo = 0,00986 * 6 + 0 = 0,059 МПа;
3. Визначаємо додаткову вертикальну напругу в ґрунтах під підошвою фундаменту:
Середній тиск на ґрунт від нормативних постійних навантажень:
P = NII/A = 11,23/34,55 = 0,325 МПа
Значення ординат епюри розподілу додаткових вертикальних напруг у ґрунті:
де: α – коефіцієнт, який приймається за таблицею 3.4, залежно від форми підошвифундаменту та відносної глибини ζ = 2Z/b.
Обчислення проводять у таблиці 4.
4. Визначаємо нижню межу товщини, що стискається – В. С. Вона знаходиться на горизонтальній площині, де дотримується умова
5. Визначаємо осадку кожного шару фундаменту:
де: σzpiср – середня додаткова вертикальна напруга в i-му шарі ґрунту, рівне підлозі сумі зазначених напруг на верхніх і нижніх межах шару.
β = 0,8 – безрозмірний коефіцієнт всім видів грунтів.
Осада основи фундаменту виходить підсумовуванням величини осаду кожного шару. Вона не повинна перевищувати гранично допустимої опади споруди:
де: Sn - гранично допустима осадка, см;
ℓp = 44 м. – довжина меншого, що примикає до опори прольоту, м.