Механика грунтов

М_γ, М_q, М_с – коэффициенты, принимаемые в зависимости от угла внутреннего трения по табл. 16 [2],с условием интерполяции соответственно равны 1.944; 8.79; 10.354,

k_z – коэффициент равный 1, при b < 10 м.,

γ_II – расчетное значение удельного веса грунта, залегающего ниже основания, так как уровень грунтовых вод находится ниже чем d+0.5b, то γ_II = 19,3 кН/м³ = γ основания,

γ’_II – расчетное значение удельного веса грунта, залегающего выше основания, 19,3 кН/м³,

С_II – расчетное значение удельного веса грунта под подошвой фундамента,       29,2  кПа,

d – глубина заложения фундамента, 1.1 м.

 кПа.

      При принятом значении b для нагруженного фундамента определяем среднее давление по подошве, по формуле при N_II=6640 кН:

      

   (3.6)

      

 кПа.

      Так как значение Р_ср сильно отличается от R, тогда изменяем размер b, так чтобы соблюдались условия:

      

  1ю (3.7)

      где: W – момент сопротивления подошвы фундамента определяемый по формуле:

 

   (3.8)

     Уменьшим  b до 0,75 м, и пересчитаем значения А,W, R, Р_max, P_cp, P_min, а затем проверим соблюдение условий:

     

 кПа.

     

 м².

 

 м³.

     

     

 
3.1.3 Определение осадки фундамента методом послойного суммирования.

 

      Расчет  осадки фундамента производится из условия:

 

S ≤ S_u     (3.9)

 

где: S – величина конечной осадки фундамента определяемая расчетом, м.

         S_u – предельная величина осадки фундамента, принимаемая 0,4 м.

      Для определения осадки фундамента составим схему на которой слева от фундамента обозначим инженерно-геологические  условия и характеристики грунтов. Также влево, от оси фундамента откладываем  ординаты эпюры вертикальных напряжения от собственного веса грунта. Построение этой эпюры начинаем от поверхности земли. Ординаты эпюры вычисляем по формуле:

      

 (3.10)

 

где: γ_i – удельный вес i-го слоя грунта, кН/м³

            h_i – толщина i-го слоя грунта, м

 

      Для водонасыщенных слоев грунта расположенных ниже уровня грунтовых вод, необходимо  определять удельный вес с учетом взвешивающего действия воды по формуле:

 

  (3.11)

 

      где: γ_s – удельный вес частиц грунта, кН/м³

            γ_w – удельный вес воды, 10 кН/м³

e – коэффициент  пористости грунта.

 

 кН/м³;

 

      Определим значения s_zq в характерных точках:

 

 кПа;  кПа;

      

 кПа;

 кПа;

       кПа; кПа.

      Для построения эпюры дополнительных вертикальных напряжений, разбиваем толщу грунта ниже подошвы фундамента на ряд слоев  мощностью 0,4b = 0,6 м. Если в пределах элементарного слоя попадают два слоя грунта, то эти участки рассматриваем отдельно. Величина дополнительного вертикального напряжения в любом сечении определиться по формуле:

      

  (3.12)

 

      где: α – коэффициент принимаемый по табл. 24 [2]

 

      

  (3.13)

      

   (3.14)

 

            z – глубина рассматриваемого сечения ниже подошвы фундамента, см.,

            b – ширина фундамента, 1,5 м.,

            Р_ср – среднее фактическое давление под подошвой фундамента, 360 кПа.,

σ_zqo – вертикальное напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента от веса вышележащих слоев, 19.8 кПа.

 

     Ординаты  дополнительного вертикального  напряжения откладываем в масштабе в право от оси фундамента. Построив эпюры, определяем нижнюю границу сжимаемой  зоны грунта, где выполняется условие:

     

  (3.15)

 

     Осадка  фундамента определится из формулы:

 

     

  (3.16)

 

           где: β – коэффициент равный 0,8

                 h_i – толщина i-го слоя грунта, м.,

      σ_zqi – среднее дополнительное напряжение в i-ом слое грунта, равное полусумме дополнительных напряжений на верхней и нижней границах i-го слоя, кПа.,

                 E_i – модуль деформации i-го слоя, кПа.

 

           Для удобства расчет ведем в табличной форме, см. табл. 4.

     Таблица 4.

 
 
 
 

; 

 
 
 

      Условие выполняется, осадка меньше предельно  допустимой.

 

3.2 Расчет свайного  фундамента.

 

3.2.1 Выбор глубины заложения и назначение размеров ростверка.

 

      Подошву ростверка заглубляем ниже глубины  промерзания грунта, высоту ростверка  принимаем равной 600 мм. Класс бетона назначается не менее В 15.

 

      

Рис. 3 Схема  для определения глубины заложения  ростверка.

 

      Глубина заложения ростверка определится по формуле:

 

 см.

      Где: h_б – высота бетонной плиты, равная 600 мм.

            h_r – высота ростверка, равная 600 мм.

 
 

 

3.2.2 Определение расчётной  нагрузки на сваю и количества свай..

 

     В нашей работе проектируем висячие сваи. Несущим слоем будем считать третий слой, песок мелкий, тогда длинна сваи определится по формуле:

 

     

 (3.18)

      где: l_p – глубина заделки сваи в ростверк, 0,3 м.

            l_r – расстояние от подошвы ростверка до кровли несущего слоя, 1,7 м.

            l_н – заглубление в несущий слой, принимается не менее 2 м.

 

 м.

      При нагрузке Q_II=6640 кН предлагаю принять сваю длинной 4м. Маркировка сваи С40,25-2, где 40 – длинна сваи в дм., 25 – размер поперечного сечения в см., 2 – армирование сваи сталь А-II.

      Несущую способность сваи по грунту определяем по формуле:

 

      

 (3.19)

 

где: g_с – коэффициент работы сваи в грунте, 1,0

g_cr, g_сf – коэффициент условий работы   грунта под нижним концом и по боковой поверхности сваи, 1,0

R – расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи определяемое по табл. 17 [2], 8700 кПа.

А – площадь поперечного сечения  сваи, 0,0625 м².

U – наружный периметр сваи, 0,25*4 м.

Sf_i^.l_i – сумма произведений расчетного сопротивления i-го слоя грунта по боковой поверхности сваи (определяем по табл. 18 [2]) на толщину i-го слоя грунта, равна 151,43.

 
 

 кН.

    Определяем  расчетную нагрузку по грунту:

     (3.20)

 

    

 кН.

 

          Определяем расчетную нагрузку  для сваи по материалу по  формуле: