3.2.2 Уплотнение грунта тяжелыми трамбовками

Трамбуя грунт на глубину 8м, определяем диаметр трамбовки d=h_s/к=8/1,55=5,2м.

Зададимся характеристиками, которыми должен обладать грунт после трамбования: ρ_ds=1,7 г/см³— требуемая плотность;

W_oпт=W_p-(0,01…0,03) — оптимальная влажность для глинистого грунта.

Рисунок 3 – Расчетная схема улучшения грунтов для столбчатого фундамента

W_oпт=W_p-(0,01…0,03)=18 – 0,3=17,77 – для суглинка 1-го слоя;

W_oпт=W_p-(0,01…0,03)=17 – 0,3=16,7 – для суглинка 2-го слоя;

Определим физические характеристики грунта.

Среднее значение коэффициента пористости определим из выражения:

(9)

где e_упл – минимальное значение коэффициента пористости грунта у поверхности уплотненного слоя;

e_np – коэффициент пористости грунта на нижней границе уплотненного слоя.

; (10)

; (11)

Степень влажности уплотненного грунта тогда определим по формуле:

(12)

Для суглинка твердого:

;

; ;

Для второго слоя:

;

;

Таким образом считая, что грунт после уплотнения достиг проектной плотности, по классификационной оценке определяем нормативные значения прочностных и деформационных характеристик грунта уплотненного слоя. Определим механические характеристики грунта по таблицам 4, 5 [1]:

R₀=295 кПа; с_n=37 кПа; φ_n=25,0⁰; Е_n=27 МПа – для суглинка 1-го слоя;

R₀=295 кПа; с_n=40 кПа; φ_n=25,3⁰; Е_n=29,1 МПа – для суглинка 2-го слоя.

3.2.3 Определение размеров подошвы столбчатого фундамента

Размеры подошвы фундамента под колонны определим методом последовательного приближения. (см.рисунок 2) Определяю методом последовательного приближения размеры железобетонного фундамента под колонну сечением 60х40 см.Производственное здание стены кирпичные, с жесткой конструктивной схемой. Глубина заложения – 1,5 м. Длина здания 48 м, высота Н=16,6 м. Грунтовые условия по таблице 2.

Определим площадь подошвы фундамента под колонну в плане по формуле:

(13)

Для квадратного в плане фундамента

. (14)

ширина квадратного фундамента равна

.

Уточняем расчетное сопротивление по формуле:

(15)

где g_С1 и g_С2 – коэффициенты условий работы, учитывающие особенности работы разных грунтов в основании фундаментов и принимаемые по таблице 16, [1].

k – коэффициент, принимаемый: k=1,1 – т.к. они приняты по нормативным таблицам;

k_Z – коэффициент принимаемый k_Z=1 при b<10 м; b – ширина подошвы фундамента, м;

g_II и g_II - усредненные расчетные значения удельного веса грунтов, залегающих соответственно ниже подошвы фундамента (при наличии подземных вод определяется с учетом взвешивающего действия воды) и выше подошвы, кН/м³;

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

d_b – глубина подвала – расстояние от уровня планировки до пола подвала, м;

М_g, М_q, М_с – безразмерные коэффициенты, принимаемые по таблице 17;[1]

d₁ – глубина заложения фундаментов бесподвальных сооружений или приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подвала: d₁=h_S+h_cfg_сf/, м (16)

h_cf – толщина конструкции пола подвала, м;

g_cf – расчетное значение удельного веса конструкции пола подвала, кН/м³.

Уточняем значения b₁ при R₁ =328.5кПа

принимаем b₁=2.1 м.

Определяем R₂ при b₁=2.1м: R₂ =380,4 кПа.

Найдем эксцентриситет при b=2.1 м:

(17)

Так как е=мм, то размеры подошвы фундаментаопределяем как для внецентренно нагруженного фундамента прямоугольного сечения.

Краевые давления под подошвой внецентренно нагруженного фундамента:

(18)

площадь подошвы .

Р_max1,2R.

.

,

Задаваясь значением ширины подошвы фундамента b, определяем давление под подошвой Р_max и расчетное сопротивление грунта R. Расчетные значения сведем в таблицу 3.

.

Таблица 3- Сводная таблица определения b

b,м	0	0,5	1,0	1,5	2,0	2,5	3,0
Рmax,кПа	30	1544.3	785.15	534.77	408.58	332.86	282.38
R,кПа	307,75	313,11	318,48	323,84	329,2	334,56	340,0
1,2R,кПа	369,3	375,74	382,17	388,61	395,04	401,48	408,0

По рисунку 4 определяем необходимую ширину подошвы фундамента b в точке пересечения графиков Р_max=f(b) и 1,2R=f(b) b=2,35м.

Рисунок 4. График для определения ширины b фундамента

Принимаем размер фундамента 2.1x2,4м.

Нагрузка от перекрытия Р₁=30кН е₁=180см.

Собственный вес фундамента составит

Принимаем интенсивность временной равномерно распределенной нагрузки на поверхности грунта q=10кН/м². Эту распределенную нагрузку заменим фиктивным слоем грунта h_пр:

(19)

Активное давление грунта на стену подвала находим по формуле (20):

Характеристики грунта засыпки за пазухи фундамента примем:

;

tg²(45⁰-14⁰)=tg²31⁰, tg31⁰=0,6009, tg²31⁰=0,3611.

Вычислим плечо равнодействующей активного давления относительно подошвы фундамента

(21)

Найдем вес грунта на уступе фундамента:

. (22)

Определим плечо силы G_гр

(23)

Среднее давление подошвы фундамента

(24)

Вычисляем момент относительно центра тяжести подошвы фундамента:

М=М_о!!+ Eae_a+P₁e₁G_грe₂=

Момент сопротивления подошвы фундамента

Краевые давления будут равны:

;

P_max= ;

P_min=.

Определим расчетное сопротивление R при b=2,4 м:

R=10.725*2.4+307.75=333,49

P_max= 1,2R=;

P_min=0.

Следовательно, размеры подошвы фундамента подобраны правильно.

Недонапряжение составляет: %.