Расчет оснований сооружений по несущей способности

I. Определить расчетное сопротивление грунтов основания R₀ и ориентировочные размеры фундамента. Грунт основания имеет следующие физические характеристики:

Грунт – суглинок (ИГЭ №3)

Коэффициент пористости – e=0,67 д.е.

Показатель текучести – I_L=0,35 д.е.

Степень влажности грунта (степень водонасыщенности грунта) – G=0,92 д.е.

Решение: Для определения расчетного сопротивления (R₀) пылевато- глинистых грунтов используется таблица 47 (3 прил. 3) Пособие по проектированию оснований зданий и сооружений (к СНиП 2.02.01.83) стр.106.

Исходя из данных задачи:

1. По таблице находим значение R₀ для суглинка.

Для нахождения промежуточных значений R₀ пользуемся интерполяцией:

,

где eи I_L - характеристики грунта, для которого ищется значение R₀; e₁ и e₂ - соседние значения коэффициента пористости, в интервале между которыми находится коэффициент пористости рассматриваемого грунта;

R_0(1;0) и R_0(1;1) - табличные значения R₀ для e₁ при I_L = 0 и I_L = 1 соответственно; R_0(2;0) и R_0(2;1) - то же для e₂;

e₁=0,5; R_0(1;0)=300; R_0(1;1)=250.

e₂=0,7 R_0(2;0)=250; R_0(2;1)=180.

2. Определяем ориентировочные размеры фундамента-b, если N - нагрузка по обрезу фундамента 680 кН (68 т); глубина заложения фундамента d_n = 3,5 м:

, b=

где А = площадь фундамента, м²; g_ср.-средний объемный вес грунта и материала фундамента (g_ср = 20 кН/м³); d_n - глубина заложения фундамента от поверхности природного рельефа (d_n = 3,5 м).

Для квадратного фундамента сторона его

Вывод: сторона квадратного фундамента b=2 м.

II. Определить расчетное сопротивление грунта основания R и окончательные размеры фундамента, если ориентировочная ширина квадратного фундамента b = 2 м; среднее давление под подошвой фундамента Р = 400 кПа (40 т/м²); глубина заложения фундамента d_n = 3,5 м. Грунт основания неоднородный – песок пылеватый и суглинок (ИГЭ № 2б и 3), осредненное значение объемного веса грунта g = 193 кН/м³ (1,93 т/м³),

j = 24 – угол внутреннего трения;

С = 13 кПа (1,3 т/м²) – удельное сцепление;

I_L=0,35 д.е. b=2 м.

Отношение d/H > 4 (d - длина сооружения или его сторона, Н - высота).

Решение:

1. Определяем расчетное сопротивление грунта основания:

где g_С1 и g_С2 - коэффициенты условий работы, принимаемые по таблице 43 (3) Пособие по проектированию оснований зданий и сооружений (к СНиП 2.02.01.83) стр.100.

g_С1=1,2; g_С2=1,0.

К - коэффициент, принимаемый равным:

К = 1, если прочностные характеристики грунта (j и С) определены непосредственными испытаниями,

M_q, M_g, М_с – коэффициенты несущей способности грунта, принимаемые по таблице 44 (4) Пособие по проектированию оснований зданий и сооружений (к СНиП 2.02.01.83) стр.101.

M_q=3,87; M_g=0,72; М_с=6,45.

К_z - коэффициент, принимаемый равным:

В < 10м К_z = 1,

g_II – осредненное значение объемного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента (при наличии подземных вод определяется с учетом взвешивающего действия воды), 19,3 кН/м³ (ИГЭ № 2б и 3);

g_II¢ - то же для грунтов, залегающих выше подошвы, 15,6 кН/м³ (ИГЭ № 1 и 2а);

С_II - расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента, 13 кПа;

d₁ - глубина заложения фундаментов бесподвальных сооружений от уровня планировки или приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подвала, определяемая по формуле: d₁=h_s+h_cf^. g_cf/g_II¢,

h_s-толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны подвала, 2 м;

h_cf – толщина конструкции пола подвала, 0,5 м;

g_cf – расчетное значение удельного веса материала пола подвала, 20 кН/м³ (бетон);

d₁=2+0,5^.20/15,6=2,64 м.

d_в - глубина подвала - расстояние от уровня планировки до пола подвала (для сооружений с подвалом шириной В£20 м и глубиной более 2 м принимается d_в=2 м), 2 м.

2. Определяем нагрузку под подошвой фундамента:

N = Р^.А, где А - площадь фундамента; А=2²=4 м².

N = 400 кПа^.4 м² = 1600 кН (160 т).

3. Уточняем расчетное сопротивление грунта исходя из соотношения

0,95 R £ Р £ 1,05 R;

411 £ 400 £ 455

4. Так как неравенство не выполняется, рассчитываем новое Р, уточнив предварительные размеры фундамента, исходя из расчетного сопротивления грунта основания R, определенного в п.1:

; А^I = 1,95² = 3,80 м²; = 421 кПа (42,1 т/м²).

5. Определяем расчетное сопротивление грунта основания R с учетом новых размеров фундамента:

= 432 кПа (43,2 т/м²)

6. Проводим проверку неравенства:

0,95 R £ P £ 1,05 R;

411 £ 421 £ 455.

Неравенство выполняется. Следовательно, выбираем квадратный фундамент со стороной b = 1,95 м и средним давлением под подошвой фундамента 421 кПа (42,1 т/м²).

Вывод: выбираем квадратный фундамент со стороной b = 1,95 м и средним давлением под подошвой фундамента 421 кПа (42,1 т/м²).

III. Проверить несущую способность подстилающего слоя, если квадратный фундамент со стороной b=1,95 м заложен на глубине d_n=3,5 м. Среднее давление под подошвой фундамента составляет Р=421 кПа (42,1 т/м²). На глубине 4,8 м залегает суглинок с объемным весом g¢ = 19,7 кН/м³, углом внутреннего трения j = 24^о; сцеплением С = 13 кПа (1,3 т/м²).