1.3. Нормативные и расчетные характеристики грунтов

Расчеты по второй группе предельных состояний ведем на нормативные значения характеристик грунтов, за которые принимаем значения, данные в задании на проектирование.

В расчетах по первой группе предельных состояний принимаем расчетные значения характеристик:

_I=_н;

tg =tg  _н/_g

C_I=C_н/_gc, где

_g = 1,1 для песчаных грунтов;

_g = 1,15 для глинистых грунтов.

_gc = 1,5.

Для всех остальных характеристик за расчетные принимаем значения, данные в задании.

Нормативные и расчетные характеристики сводим в таблицу 3.

Таблица 3. Нормативные и расчетные характеристики грунтов основания
№	Наименование грунта	Нормативные характеристики							Расчетные характеристики
		ρs	ρ	W	IL	φ	C	E	ρ'	tgφ'	C'
1	Супесь	2,72	1,91	0,18	0,6	22	0,001	12	1,91	0,35	0,001
2	Песок мелкозернистый	2,87	1,78	0,15	-	28	-	14	1,78	0,48	-
3	Глина	2,74	1,99	0,11	0,3	16	0,035	20	1,99	0,25	0,023
4	Суглинок	2,71	1,91	0,21	0,3	22	0,02	17	1,91	0,35	0,013

2. Расчет и конструирование фундаментов мелкого заложения. Вариант фундаментов на естественном основании

2.1. Определение глубины заложения подошвы фундамента

Глубина заложения подошвы фундамента принимается с учетом назначения и конструктивных особенностей сооружения, нагрузок и воздействий на фундаменты, инженерно – геологических условий, гидрологических условий, возможного размыва грунта у опор сооружений, глубины сезонного промерзания.

Нормативная глубина сезонного промерзания грунта принимается равной средней из ежегодных максимальных глубин сезонного промерзания грунтов по карте сезонного промерзания для города Уфа:

d'_fn=180см;

Но так как верхние отложения – это супеси, то необходимо уточнить нормативную глубину:

, где (1)

d₀ – поправочный коэффициент, зависящий от грунта;

Для супеси d₀=28;

;

Расчетная глубина промерзания грунтов определяется по формуле:

, где (2)

K_h – коэффициент, учитывающий влияние теплового режима сооружения;

K_h=1,1;

.

Производим округление до ближайшего большего кратного 5см.

d_f =2,45м.

2.2. Предварительное определение площади подошвы фундамента из условия ограничения напряжений по подошве фундамента

Расчетное сопротивление грунта основания определяем по зависимости, данной в [1];

, где (3)

_с1=1,4 и _с2=1,2 – коэффициенты условий работы соответственно грунтового основания и сооружения во взаимодействии с основанием (табл. 3 [1]);

k=1 – коэффициент, равный данному значению в случае определения характеристик грунта по результатам испытаний на строительной площадке;

М_=0,47, М_q=2,89, М_с=5,48 – безразмерные коэффициенты, зависящие от расчетного угла внутреннего трения _II=19˚(табл. 4 [1]);

k_z=1 – коэффициент, зависящий от площади подошвы фундамента;

_II – средневзвешенный удельный вес грунта под фундаментом с учетом взвешивающего действия воды;

_взв=_d – (1-n)∙_в – плотность взвешенных частиц грунта;

_d=/(1+W) – плотность скелета грунта;

_d=1,91/(1+0,18)=1,62(т/м³);

n=1-_d/_s – пористость;

n=1-1,62/2,72=0,40;

_взв=1,62-(1-0,40)∙1=1,02(т/м³);

_II=1,02тс/м³;

’_II – средневзвешенный удельный вес грунта над подошвой фундамента в пределах глубины d=2,45м;

Принимаем его, как осреднённое значение грунта в сухом и взвешенном состояниях:

;

С_II=0,001 – расчетное сцепление грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента;

d₁=2,45м – глубина заложения фундаментов от планировочной отметки;

d_b= 0 – при отсутствии подвала;

;

.

Среднее давление по подошве определено следующим образом:

; (4)

; (5)

Дополнительные условия: площадь передачи нагрузки по обрезу фундамента от верхнего строения и площадь передачи нагрузки по подошве подобны.

l / b=h_k/b_k=0,8/0,4=2; l=2∙b;

; (6)

;

;

Строим графики для функций R(b) и p(b), представленные на рисунке 2(а).

Рис.2а.

Определение величины ширины фундамента

Искомая ширина фундамента b=2,15м. Округляем до ближайшего большего кратного 5см значения b=2,15м.

Следовательно:

l=2∙2,15=4,3(м).

Получили предварительные размеры подошвы фундамента:

b=2,15м и l=4,3м.

Но учитывая значительные размеры фундамента, рациональнее будет принять ленточную конструкцию фундамента мелкого заложения.

Тогда:

b=1м;

;

;

Строим графики для функций R(b) и p(b), представленные на рисунке 2(б).

Получили предварительные размеры подошвы фундамента:

b=1м и l=7,0м.

Рис.2б.

Определение величины ширины фундамента

Проверяем полученные размеры (bxl) на действие изгибающего момента при внецентренном сжатии:

, где (7)

;

;

;

; (8)

;

; (9)

;

;

;

.

Условие выполняется со значительным запасом, что позволяет уменьшить размеры фундамента.

Примем b=1м и l=3,5м.

Тогда:

;

;

;

;

.

Условие выполняется.

Рис.3.

Эпюры давления.

При более детальном анализе получаем p’_max=18,9тс/м²; p’_min=17,4 тс/м².