5.3 Проверка вертикальных напряжений на кровле подстилающего слоя грунта

Поскольку угол внутреннего трения суглинка меньше, чем у песка, залегающего под подошвой, выполняем проверку прочности подстилающего слоя.

Вертикальные напряжения от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента на глубине 4,9 м

Соотношение сторон подошвы фундамента l/b . Глубина залегания кровли суглинка (от подошвы фундамента) h_z=3,4 м, относительная глубина:

Отсюда коэффициент, учитывающий распределение напряжений по глубине, α=0,259. Дополнительные напряжения на кровле суглинка:

Сумма напряжений:

Для вычисления расчетного сопротивления суглинка находим:

γ_с1=1,1, γ_с2=1, М_γ=0,14, М_q=1,55 , М_c=3,93, k_z=1.

Ширина фундамента:

где - площадь условного фундамента:

d_b=0; ,

γ_II=16,86 кН/м³, γ ^/_II=53,3/4,9=10,88 кН/м³, С_II=9,0 (кПа).

Расчетное сопротивление:

Условие , выполнено 119,32 кПа < 146,99 кПа.

5.4 Осадка основания грунта по методу послойного суммирования

Исходные данные: γ_пес=18,6 кН/м³, γ_{sb пес}=9,8 кН/м³, h^/_пес=4,9 м, Е_пес=11 МПа, d=1,5 м, b=2,7 м, l=3,3м, p=108,33 кПа.

Грунты ниже подошвы разбиваем на элементарные однородные слои толщиной h_i≤0,4b: 0,4b=0,4∙2,7=1,08 м, принимаем h_i≤1,08 м т.к. грунт под подошвой однородный (песок в нашем случае), то для всех слоёв принимаем h_i=0,5 м.

Определяем ориентированную сжимаемую толщу:

Н_с=(3…5)b=4∙2,7=10,8 м.

Строим эпюру σ_zg:

Вертикальные напряжения от собственного веса грунта для характерных глубин составляют:

z^/=0 м σ_zg=0 кПа;

z^/=0,6 м σ_zg0= γ_пес∙ h_пес=18,6∙0,6=11,6 кПа (граница грунтовых вод);

z^/=1,5 м σ_zg= γ_пес∙ h_пес + γ_{пес sb}∙ h^/_пес=11,6+9,8∙0,9=19,98 кПа (глубина заложения подошвы фундамента);

z^/=4,9 м σ_zg= 19,98+ γ_{sb пес}∙ h^//_пес =19,98+9,8∙3,4=53,30 кПа.

Строим эпюру σ_zp:

σ_zp=αp,

давление под подошвой фундамента р=108,33 кПа,

α=f(η=l/b; ζ=2z/b).

Напряжение σ_zp под подошвой фундамента

z=0 м α=f(η=3,3/2,7=1,22; ζ=2∙0/2,7=0)=1,00 σ_zp0=αp=1,00∙108,33=108,33 кПа;

z=0,5 м α=f(η=3,3/2,7=1,22; ζ=2∙0,5/2,7=0,37)=0,969

σ_zp1=αp=0,969∙108,33=104,97 кПа.

Дальнейший расчёт выполняем аналогично, результаты расчёта сводим в таблицу.

Строим эпюру mσ_zg:

В основании присутствуют грунты с модулем деформации более 5 МПа (Е=11 МПа>5 МПа), поэтому коэффициент m=0,2.

z=0 м (z^/=1,5 м ) mσ_zg0=0,2∙19,98=3,996 кПа;

z=0,5 м (z^/=2,0 м ) mσ_zg0=0,2∙24,88=4,976 кПа;

Определяем вертикальные напряжения от собственного веса грунта, вынутого при отрывке котлована σ_zуi:

σ_zу=α∙σ_zg0

z=0 м α=f(η=3,3/2,7=1,22; ζ=2∙0/2,7=0)=1,00 σ_zу0=α∙σ_zg0=1,00∙19,98=19,98 кПа;

z=0,5 м α=f(η=3,3/2,7=1,22; ζ=2∙0,5/2,7=0,37)=0,969 σ_zу1=α∙σ_zg0=0,969∙19,98=19,36 кПа;

Дальнейший расчёт выполняем аналогично, результаты расчёта сводим в таблицу.

Определяем вертикальные напряжение в грунте от дополнительного давления (σ_zрi - σ_zуi):

z=0 м (z^/=1,5 м ) (σ_zр0 - σ_zу0) = 108,33-19,98=88,35 кПа;

z=0,5 м (z^/=2,0 м ) (σ_zр1 - σ_zу1) = 104,97-19,36=85,61 кПа.

Дальнейший расчёт выполняем аналогично, результаты расчёта сводим в таблицу.

Определяем среднее значение вертикального напряжения в грунте от дополнительного давления в i-ом слое сжимаемой толщи основания (σ_zрi - σ_zуi)^ср:

Слой z=0…0,5 м кПа.

Дальнейший расчёт выполняем аналогично, результаты расчёта сводим в таблицу.

Рассчитываем осадку для элементарного слоя сжимаемой толщи основания s_i:

Для котлованов глубиной менее 5 м (для устройства фундамента с глубиной заложения d=1,5 м необходимо вскрытие котлована глубиной незначительно превышающей заложение фундамента и намного меньше 5 м) допускается расчёт осадки фундаментов выполнять по формуле:

осадка составит мм.

Дальнейший расчёт выполняем аналогично, результаты расчёта сводим в таблицу.

Рассчитываем осадку фундамента s:

Предельное значение осадки основания составляет 8 см, поэтому осадка фундамента 1,7 см является вполне допустимой.

Таблица 17 – Определение осадки методом послойного суммирования

z, м	σzg, кПа	α	σzp, кПа	mσzg, кПа	σzy, кПа	σzp-σzy, кПа	(σzp-σzy)^ср, кПа	hi, м	Ei, МПа	si, м
0	19,98	1,000	108,33	3,99	19,98	88,35	86,98	0,5	11	0,00317
0,5	24,88	0,969	104,97	4,98	19,36	85,61
							80,09	0,5	11	0,00291
1,0	29,78	0,844	91,43	5,96	16,86	74,57
							67,68	0,5	11	0,00246
1,5	34,68	0,688	74,53	6,94	13,74	60,79
							54,29	0,5	11	0,00197
2,0	39,58	0,541	58,61	7,92	10,81	47,80
							42,55	0,5	11	0,00155
2,5	44,48	0,422	45,72	8,89	8,43	37,29
							33,32	0,5	11	0,00121
3,0	49,38	0,332	35,97	9,88	6,63	29,34
							26,86	0,4	11	0,00078
3,4	96,30	0,276	29,89	19,26	5,51	24,38
							21,69	0,6	2,8	0,00372
4,0	102,18	0,215	23,29	20,44	4,29	19,00
											0,01777
4,5	103,62	0,177	19,17	20,72	3,54	15,63

Рисунок 26 – Определение осадки методом послойного суммирования