Расчет и проектирование варианта фундамента на искусственном основании в виде песчаной распределительной подушки
1. Глубина заложения фундамента d = 1,8 м. Принимаю для устройства подушки песок среднезернистый, плотный, имеющий проектные характеристики: Е = 45 МПа, е = 0,50; γII = 20,2 кН/м3; γs,n= 26 кН/м3; γsb,n = 10,7 кН/м3; Ro = 500 кПа.
2. Определяю площадь подошвы фундамента:
Атр = NcolII/(Ro - γmt∙d) = 1594,9 кН /(500 кПа – 20,0 кН/м3∙1,8 м) = 3,44 м2
3. Принимаю фундамент ФД9-2 с размерами подошвы l = 3 м, b = 2,4 м,
А = l∙b = 7,2 м2, Нф = 1,8 м; объем бетона Vfun = 6,2 м3.
Все нагрузки, действующие на фундамент, привожу к центру тяжести подошвы:
NcolII = 1594,9 кН
MtotII = McolII +QcolII∙Нф = 645,8 + 66,5∙1,8 = 765,5 кНм
QtotII = QcolII = 66,5 кН
4. Уточняем расчетное сопротивление R песка для подушки:
5. Определяем среднее PII mt, максимальное PII max и минимальное PII min давления на грунт под подошвой фундамента:
Проверяем отношение e/l<1/6:
Тогда:
PIImax≤ 1,2R
PIImax=470.15
470,15≤1,2 558,1 = 669,72 кПа;
PII min = 44,87 кПа > 0.
PIImt =257,51 кПа < R = 558,1 кПа.
Все условия ограничения давлений выполнены.
Эпюра контактных давлений по подошве фундамента приведена на рис. 6.
6. Назначаю в первом приближении толщину песчаной подушки hn=0,9 м
z = hn = 0,9 м.
ζ = 2∙z / b = 2∙1 / 2,4 = 0,5
η = l/b = 3/2,4 = 1,25
α=0,847
σzg,0 = γII∙dw + γsbII(d-dw) = 18,15∙0,8 + 9,24∙(1,8-0,8) = 23,76 кПа
σzp,0 = PIImt =257,51 кПа
σzp= α∙σzp,0=0,847∙257,51=218,11 кПа
σzγ= α∙σzg,0=0,847∙23,76=20,13 кПа
σzg= γII∙dw + γsbII∙ (d-dw)+ γsb,n∙hn=23,76+10,7∙0,9=31,79 кПа
в) Проверяем давление на кровлю подстилающего слоя:
Аz = NtotII/σzp = 1630,9 кН / 213,67 кПа = 7,5 м2
a=(l-b)/2=(3-2,4)/2=0,3
м; bz
=
2,46
м;
(σzp-σzγ)+σzp= 218,11 кПа – 20,13 кПа + 31,79 кПа = 229,77< Rz = 233,68 кПа
Условие выполняется.
7. Конструируем распределительную подушку:
x=hn tg30°=0.9*0,58=0,52 м
y=hn tg35°=0.9*0,7=0,63 м
bn=b+2x+2y=2.4+0.52+0.63=4.7 м
ln=l+2x+2y=3+0.52+0.63=5.3 м
8. Осадку фундамента на распределительной подушке определяем методом послойного суммирования:
Напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента при планировке срезкой:
σzg,0 = γII∙dw + γsbII(d-dw) = 18,15∙0,8 + 9,24∙(1,8-0,8) = 23,76 кПа
Дополнительное вертикальное давление на основание от внешней нагрузки на уровне подошвы фундамента:
σzp,0 = PIImt =257,51 кПа
Соотношение сторон подошвы фундамента:
η = l/b = 3/2,4 = 1,25
Значения коэффициента устанавливаем по табл.5.8 CП 22.13330-2011.
Для удобства пользования указанной таблицей из условия: принимаем толщину элемента слоя грунта zi = 0,2 b = 0,2 2,4 = 0,48 м.
Дальнейшие вычисления сводим в таблицу 9.
Таблица 9
zi, м |
ζ=2∙zi/b |
zi + d, м |
α |
σzp=α∙ σzp,0, кПа |
σzγ= α∙σzg,0, кПа |
0,5∙σzg, кПа |
Е, кПа |
0 |
0 |
1,8 |
1,000 |
257,51 |
23,76 |
11,9 |
45000 |
0,48 |
0,4 |
2,28 |
0,968 |
249,14 |
22,99 |
14,4 |
45000 |
0,96 |
0,8 |
2,76 |
0,830 |
213,73 |
19,72 |
17,0 |
45000 |
1,44 |
1,2 |
3,24 |
0,654 |
168,28 |
15,53 |
19,2 |
11000 |
1,92 |
1,6 |
3,72 |
0,501 |
129,00 |
11,90 |
21,4 |
11000 |
2,4 |
2 |
4,2 |
0,385 |
99,08 |
9,14 |
23,6 |
11000 |
2,88 |
2,4 |
4,68 |
0,300 |
77,12 |
7,12 |
25,8 |
11000 |
3,36 |
2,8 |
5,16 |
0,238 |
61,26 |
5,65 |
28,1 |
11000 |
3,84 |
3,2 |
5,64 |
0,191 |
49,25 |
4,54 |
30,3 |
8000 |
4,32 |
3,6 |
6,12 |
0,157 |
40,49 |
3,74 |
32,5 |
8000 |
4,8 |
4 |
6,6 |
0,131 |
33,77 |
3,12 |
34,7 |
8000 |
5,28 |
4,4 |
7,08 |
0,111 |
28,58 |
2,64 |
36,9 |
18000 |
Граница песчаной распределительной подушки условно смещена до глубины z = 0,96 м от подошвы (фактическое положение z = 0,9 м), граница второго и третьего слоя суглинка условно смещена до глубины z = 3,36 м (фактическое положение на глубине z = 3,18 м), граница третьего и четвертого слоя (суглинка и песка) условно смещена до глубины z = 4,8 м от подошвы (фактическое положение на глубине z = 4,62 м) На глубине Нс = 4,8 м от подошвы фундамента выполняется условие ограничения глубины сжимаемой толщи основания (ГСТ):
σzp = 33,7 кПа ≈ 0,5∙σzg = 0,5∙69,37 = 34,7 кПа,
поэтому послойное суммирование деформаций основания произвожу в пределах от подошвы фундамента до ГСТ.
Осадку основания определяем по формуле:
Условие S = 3,03 см < Su = 10,0 см выполняется (значение Su = 12,0 см принято по таблице прил.Д CП 22.13330-2011).
Рис. 8. Расчетная схема и эскиз фундамента на распределительной подушке