Вертикальное напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента

df— заглубление подошвы фундамента мелкого заложения от расчетной поверхности грунта, м;

z, — расстояние от подошвы фундамента до поверхности проверяемого подстилающего слоя грунта, м;

ос — коэффициент для фундаментов (табл. 6.6);

R — расчетное сопротивление подстилающего грунта, кПа, определяем по формуле (6.15) для глубины расположения кровли проверяемого слоя грунта;

y_n = 1,4 — коэффициент надежности по назначению сооружения.

При расчете фундаментов опор мостов на устойчивость против сдвига по основанию сила Q_r стремится сдвинуть фундамент, а сила его трения о грунт Q_z (по подошве фундамента) сопротивляется сдвигу. Сила Q_z = p-ZNoj, где 2jV_0>[ — суммарная внешняя нагрузка от веса пролетных строений, опоры, фундамента и грунта, лежащего на его уступах; (I — коэффициент фундамента по грунту.

Значения коэффициента а для фундаментов

Коэффициент а для фундаментов

прямоугольных с соотн сторон л = 1,/Ь

от собственного веса грунта

Характер эпюры природного давления зависит от грунтовых условий массива. Если грунт однородный, эпюра имеет вид треугольника. При слоистом залегании эпюра изображается ломаной линией. Причем у более легкого слоя грунта график круче, а у более тяжелого – положе. Для нахождения вертикальных напряжений от действия веса грунта на глубине Z мысленно вырежем столб грунта до этой глубины с единичной площадью основания и найдем ее суммарное напряжение σ_zg от веса столба.

где: n – число слоев в пределах глубины Z;

γ_i – удельный вес грунта i-го слоя;

h_i – толщина i-го слоя.

Удельный вес водопроницаемых грунтов, залегающих ниже уровня грунтовых вод, принимается с учетом взвешивающего действия воды. Необходимо найти напряжение σ_zg во всех слоях массива грунта до глубины 17,0 м. Исследуемый массив

состоит из пяти слоев грунта: 1) песок пылеватый; 2) песок пылеватый до уровня грунтовых вод; 3) Ил; 4) песок мелкий; 5)и песок гравелистый.

Для того, чтобы определить σ_zg в массиве грунта, требуется установить удельный вес каждого слоя по формуле:

ρ – плотность грунта;

g≈10 м/с 2 – ускорение силы тяжести.

В первом слое неизвестна плотность пылеватого песка. Она

определяется из преобразований формулы ρ=ρd·(1+w)

ρd= Ps/1+e=2,66/1+0,72=1,54 т/ м3

Определяем плотность грунта: p=1,54*(1+0.15)=1.771т/м3

Находим удельный вес первого слоя:

Затем рассчитываем напряжение σ_zg на глубине 3м.

Второй слой – песок пылеватый водонасыщенный. Так как грунт водопроницаем, его удельный вес определяем с учетом взвешивающего действия воды.

γ_s = ρ_s ⋅ g- удельный вес частиц грунта (2,6 ⋅10=26,6);

γ_w = 10 кН/м3- удельный вес воды.

Напряжение σ_zg на глубине 6 м составляет:

Третий слой ил. Этот грунт является водоупором, поэтому на

Границе2-го и 3-го слоя возникает скачок напряжения, равный давлению

столба воды 10*3=30кПа (hw- толщина слоя воды над

Находим удельный вес ила:

Напряжение σ_zg на глубине 8 м составляет:

Четвертый слой – песок мелкий водонасыщенный. Так как грунт водопроницаем, его удельный вес определяем с учетом взвешивающего действия воды.

Напряжение σ_zg на глубине 12 м составляет:

Пятый слой- песок гравелистый водонасыщенный. Так как грунт водопроницаем, его удельный вес определяем с учетом взвешивающего действия воды.

Напряжение σ_zg на глубине 17 м составляет:

+

Построение эпюры контактного давления

По приведенным в табл.5 данным о нагрузках и размерах фундаментов построить эпюру контактного давления.

При проектировании оснований и фундаментов с достаточной для практических расчетов точностью принимают, что контактное давление распределяется по подошве жестких фундаментов по линейному закону. Тогда эпюра этого давления может иметь один из четырех видов: прямоугольник – при симметричном загружении, трапецию, треугольник с минимальной величиной давления под краем фундамента Pmin=0 и укороченный треугольник с величиной Pmin 2 ;

L – длина фундамента, м;

e – эксцентриситет равнодействующей относительно центра тяжести

подошвы фундамента, м, который определяем по формуле:

M₁₁ – сумма действующих моментов, приведенных к подошве фундамента,кН·м;

M – момент, действующий на обрезе фундамента, кН·м;

N₁ – нагрузка от стены, кН;

N₂ – нагрузка, передаваемая через колонну здания, кН;

G – вес фундамента, кН;

a – расстояние от оси колонны до оси стены, м.

Затем определяем Pmax и Pmin:

Определение средней осадки основания методом послойного суммирования

В табл. 5 даны размеры фундаментов и величины нагрузок, приложенных к ним. Используя данные грунтовых условий задачи 2.1 (табл.4), определить среднюю осадку основания методом послойного суммирования.

Расчет осадки методом послойного суммирования выполняем, используя специальный бланк (табл. 6) в такой последовательности:

1. Контур фундамента наносим на бланк, слева даем инженерно-геологическую колонку с указанием отметок кровли слоев от отм. 0,000, совмещаемой с планировочной.

2. Основание разбиваем на элементарные слои толщиной не более 0,4b до глубины 4b так, чтобы в пределах каждого слоя грунт был однородным. Для этого совмещаем границы слоев с кровлей пластов и горизонтом подземных вод. В данной задаче элементарный слой должен быть не более 1.2 м. Например, первый слой основания – мелкий песок, расположенный выше уровня подземных вод, имеет мощность 2,75 м. Его разбиваем на три элементарных слоя толщинами 0,75м, 1м и 1 м.

Заполняем графы табл.6 (h, z, α и т.д.).

3. Значения распределения напряжений от собственного веса грунта σzg используем из решенной задачи 2.1.

4. Находим дополнительное давление на подошву фундамента по формуле:

где P₁₁ – среднее давление под подошвой фундамента (Р₁₁=N/A=1150/3,78=304,2 кПа)

σ_zgo – напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента

5. По данным 2z/b и соотношению сторон подошвы η=l/b устанавливаем по табл.7 значение коэффициента рассеивания напряжений α. Для промежуточных значений 2z/b и η значения α определяются интерполяцией.

6. По данным σzg и σzp строим эпюры напряжений в грунте соответственно от собственного веса, используя ее из задачи 2.1, (слева от оси z) и напряжений от дополнительного давления σzp=αPo (справа от оси z).

7. Определяем нижнюю границу сжимаемого слоя по соотношению 0,2σzg=σzp. Если эта граница находится в слое грунта с E≤5МПа или такой слой залегает ниже нее, то нижнюю границу сжимаемой толщи определяют из условия 0,1σzg=σzp. В данном случае используем первую формулу.

8. Для каждого из слоев в пределах сжимаемой толщи определяем среднее дополнительное вертикальное напряжение в слое по формуле (σzpi+σ zpi+1)/2. Полученные значения вносим в соответствующий столбец табл.6.

9. Используя данные соответственно табл.7 и 8 прил.2, определяем модуль деформации Е для песков и глинистых грунтов в основании фундамента.

10. Вычислим осадку элементарных слоев по формуле Si = σzpihiβ/Ei, где Ei – модуль деформации i-го слоя, мПа; β = 0,8. Эта формула используется при глубине заложения фундамента до 5 м. Значение осадки вычисляем в метрах. Для удобства в последнюю колонку табл.6 результат заносим в сантиметрах.

11. Суммируем показатели осадки слоев в пределах сжимаемой толщи и получаем осадку основания S=4,99 см

Расчет осадки свайного фундамента по II группе предельных состояний

Осадка основания определяется ниже подошвы условного фундамента (острия свай) от нормативных постоянных нагрузок. При расчете суммарной нагрузки на основание свайного фундамента должны быть учтены вес ростверка, свай и грунта в пределах массива А-Б-В-Г:

Среднее давление на грунт под подошвой фундамента

где А – площадь подошвы условного фундамента, м 2 , равное произведению длины a_с на ширину b_c подошвы условного фундамента, при этом входящее в формулы по их нахождению приведенное среднее значение расчетных углов внутреннего трения грунтов φ_mt определяется по формуле

,

φ_II,i – расчетные значения углов внутреннего трения отдельных слоев грунта для предельных состояний II группы.

Вертикальное напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы условного фундамента

где γ_II – расчетный удельный вес грунта для предельных состояний II группы выше подошвы условного фундамента, кН/м 3 (с учетом взвешивающего действия воды).

Дополнительное к природному вертикальное давление на основание определяется по формуле;

Для условных фундаментов шириной более 10 м принимается p = p.

Толща грунта ниже подошвы условного фундамента разбивается на элементарные слои толщиной h_i, принимаемой для каждого слоя не более 0,4b_с, где b_с – ширина подошвы условного фундамента.

Вертикальное напряжение от собственного веса грунта s_zg, кПа на границе слоя, расположенного на глубине z_i от подошвы условного фундамента, определяется по формуле:

где g_{II i} и h_i – удельный вес отдельных однородных слоев грунта с учетом взвешивающего действия или дополнительного давления воды, кН/м 3 ;

Удельный вес грунтов, залегающих ниже уровня подземных вод, но выше водоупорного слоя грунта, должен приниматься с учетом взвешивающего действия воды:

где γ_s, γ_w – удельный вес частиц грунта и воды соответственно, γ_w=10 кН/м 3 ;

е – коэффициент пористости.

К вертикальному напряжению от собственного веса грунта σ_zg на кровлю водоупора добавляется гидростатическое давление P_гидр столба воды, определяемое по формуле:

где h_w – высота столба воды, м.

Дополнительные вертикальные напряжения на глубине z_i от подошвы фундамента по вертикали, проходящей через центр подошвы условного фундамента равны:

где a – коэффициент, принимаемый по табл. 5 приложения 6 в зависимости от формы подошвы фундамента, соотношения сторон прямоугольного фундамента и относительной глубины, равной: x = 2z/b_c.

Осадка основания s с использованием расчетной схемы в виде линейно-деформируемого полупространства определяется методом послойного суммирования по формуле

где β – безразмерный коэффициент, равный 0,8;

h_i и Е_i – соответственно толщина и модуль деформации i-го слоя грунта;

n – число слоев, на которые разбита сжимаемая толща основания.

Верхней границей сжимаемой толщи основания является плоскость подошвы условного фундамента.

Нижняя граница сжимаемой толщи основания принимается равной глубине z = H_c, где выполняется условие: s_zp = 0,2×s_zg, где s_zp – дополнительные вертикальные напряжения на глубине z = H_c по вертикали, проходящей через центр подошвы фундамента; s_zg – вертикальные напряжения от собственного веса грунта на глубине z = H_c по вертикали, проходящей через центр подошвы фундамента.

Если найденная по указанному выше условию нижняя граница сжимаемой толщи находится в слое грунта с модулем деформации E £ 5 МПа или такой слой залегает непосредственно ниже глубины z = H_c, нижняя граница сжимаемой толщи определяется исходя из условия s_zp = 0,1×s_zg.

Определение нижней границы сжимаемой толщи основания удобно выполнять графически в точки пересечения эпюр напряжений s_zp и 0,2×s_zg или 0,1×s_zg (рис. 5.5).

Значения напряжений σ_zg откладывают влево от вертикальной центральной оси фундамента. Значения вспомогательной эпюры напряжений от собственного веса грунта составляющих 20% или 10% от величины σ_zg откладывают вправо от той же оси.

Дополнительные вертикальные напряжения σ_zp определяют на границах элементарных слоев. Их откладывают вправо от вертикальной центральной оси фундамента. При этом построение эпюр σ_zg и 0,2σ_zg начинается от расчетной поверхности грунта, а эпюрыs_zg – от подошвы условного фундамента. Все вычисления заносят в табл. 5.3.

Дата добавления: 2015-10-12 ; просмотров: 1550 . Нарушение авторских прав