Пример 6. Расчет осадки отдельно стоящего фундамента

Задание:

Определить осадку отдельно стоящего фундамента. Инженерно-геологические условия и размеры подошвы принять по примеру 3.

Исходные данные:

1. Грунты основания:

– песок пылеватый, плотный, маловлажный, имеет характеристики  = 300 кПа;  = 18,3 кН/м³; = 26,6 кН/м³;  = 23 МПа; мощность слоя –  = 2,3 м;

– супесь пластичная, имеет характеристики: = 239 кПа; = 19,0 кН/м³;            = 26,8 кН/м³; = 0,75; = 16,1 МПа; мощность слоя –  = 2,6 м;

– песок мелкий, средней плотности, насыщенный водой, имеет характеристики: = 200 кПа; = 20,0 кН/м³;  = 26,6 кН/м³; = 28 МПа; мощность слоя –  = 2,2 м;

– глина полутвердая, имеет характеристики: = 361 кПа; = 20,0 кН/м³; = 27,4 кН/м³; = 0,22; = 21,3 МПа; мощность слоя –  =4,1 м.

2. Уровень грунтовых вод на отметке (– 5,00) м от уровня планировки.

3. Глубина заложения подошвы фундамента –  = 2,8 м.

4. Ширина подошвы фундамента –  = 1,5 м.

5. Нагрузки на фундамент: кН;  = 47,86 кН·м.

6. Среднее давление под подошвой фундамента – P = 241,75 кПа (пример 3).

Решение:

 Вертикальные напряжения от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента находим по формуле:

,

где – осредненное значение удельного веса грунта обратной засыпки от уровня планировки до подошвы фундамента, равное:

 Разбиваем основание под подошвой на слои толщиной Δ ≤ . От второго слоя ниже подошвы осталось 2,1м – разбиваем  – первый слой 0,6м и 3 элементарных слоя по 0,5м. Третий слой – до грунтовых вод -0,1м, 3 слоя по 0,5м и 2 слоя по 0,6м.

 Для нахождения глубины сжимаемой зоны определим значения  и  по оси фундамента. Расчет сводим в таблицу 1.

К расчету осадки

, м	, м	, кН/м3	, кПа		, кПа	, кПа	кПа	E, мПа	S, мм
1	2	3	4	6		7	9	10	11
0	2,8	17,5	49	1	49	241,75	-	-	-
0,6	0,6	19,0	68,6	0,848	41,55	205	178,1	16,1	5,3
1,1	0,5	19,0	78,1	0,581	28,47	140,46	137,72	16,1	3,4
1,6	0,5	19,0	87,6	0,385	18,87	93,07	93,10	16,1	2,3
2,1	0,5	19,0	97,1	0,260	12,74	62,86	62,16	16,1	1,5
2,2	0,1	20,0	99,1	0,244	11,96	58,99	48,58	28	0,2
2,7	0,5	10,1	104,15	0,173	8,48	41.82	40,19	28	0.1
3,2	0,5	10,1	109,2	0,130	6,37	25,01			-
3,7	0,5	10,1	114,25	0,1	4,9	19,23			-
4,3	0,6	10,1	120,31	0,076	3,72	14,65			-
4,3	водоупор		141,31						-
4,9	0,6	20,0	153,31	0,059	2,89	11,37			∑s= 12,8

Примечание :  средние значения напряжений в пределах слоя

 Скачок на уровне водоупора (глина полутвердая) за счет гидростатического давления определяем по формуле:

кПа

Где - расстояние от планировки до водоупора, -расстояние от планировки до грунтовых вод.

 Граница сжимаемой зоны находится на отметке 2,7 м от подошвы фундамента:

Вычисляем полную осадку суммированием осадок элементарных слоев в пределах сжимаемой толщи:

=1,28 см

где – осредненные дополнительные напряжения и напряжения от собственного веса выбранного при отрывке котлована грунта в пределах каждого слоя, кПа (рис.5);

Сравниваем полную осадку фундамента с предельно допустимой осадкой для зданий с железобетонным каркасом (табл.17 приложения):

– условие выполняется.

 Эпюры напряжений (слева) и (справа) приведены на рисунке 5.

Рис 5. Распределение напряжений в основании фундамента

Расчет крена

    Крен отдельных фундаментов или сооружений в целом должен вычисляться с учетом момента в уровне подошвы фундамента, влияния соседних фундаментов, нагрузок на прилегающие площади и неравномерности сжимаемости основания. При определении кренов фундаментов, кроме того, необходимо, как правило, учитывать заглубление фундамента, жесткость надфундаментной конструкции, а также возможность увеличения эксцентриситета нагрузки из-за наклона фундамента (сооружения).

Крен фундамента при действии внецентренной нагрузки определяют по формуле

                                                   (27)

Где

                                                         (28)

- коэффициент, принимаемый по таблице 14 приложения;  и ν - соответственно модуль деформации, кПа, и коэффициент поперечной деформации грунта основания (значение ν принимают по таблице 15 приложения); в случае неоднородного основания значение  принимают средним в пределах сжимаемой толщи; - вертикальная составляющая равнодействующей всех нагрузок на фундамент в уровне его подошвы, кН; - эксцентриситет, м ; - диаметр круглого или сторона прямоугольного фундамента, м, в направлении которой действует момент; для фундамента с подошвой в форме правильного многоугольника площадью принимают .

Пример 7. Расчет крена отдельно стоящего фундамента

Задание:

Определить крен отдельно стоящего фундамента. Инженерно-геологические условия и размеры подошвы принять по примеру 3.

Решение

 Крен фундамента при внецентренной нагрузки определяем по формуле:

Где ν– осредненное значение коэффициента Пуассона в пределах сжимаемой толщи, для песков и супесей  ν = 0,3;

кН*м

=18,74 МПа– осредненное значение модуля деформации в пределах сжимаемой толщи (табл. 1); k_e = 0,65 – коэффициент, зависящий от соотношения , принимаемый по  табл.14 приложения; м–большая сторона прямоугольного фундамента, в направлении которой действует момент.

Крен для данного типа зданий не ограничивается.