3.3. Фундамент на песчаной подушке

Расчет песчаной подушки сводится к определению ее размеров и осадки возводимого на ней фундамента.

1. Выбирается материал для песчаной подушки (по крупности) и назначается средняя его плотность сложения в теле подушки.

В качестве материала подушки принимаю плотный песок средней крупности со следующими характеристиками: =38⁰; _II=17,8.

2. Определяется глубина заложения подошвы фундамента подобно тому, как это делается для фундамента, возводимого на естественном основании с учетом того, что материал подушки не обладает пучинистыми свойствами.

Принимаем глубину заложения подошвы фундамента d=4,35 м.

3. В соответствии с крупностью выбранного материала для песчаной подушки и назначенной плотностью по табл. 1 прил. 3 [3] устанавливается расчетное сопротивление – R₀ для песка, которое дается применительно к фундаменту, имеющему ширину b_o=l м и глубину заложения do =2,0м.

R₀=500 кПа.

4. Предварительное определение площади подошвы фундамента А и его размеров в плане b и l производят по ранее приведенным формулам исходя из расчетного со­противления Ro, установленного по п.3.

где - средний удельный вес фундамента и грунта на его обрезах, принимаемый для фундамента c подвалом.

.

Для прямоугольного фундамента:

С учётом модуля 0,3 м принимаем размеры подошвы фундамента 2,12,4 м.

5. Для окончательного назначения размеров фундамента расчетное сопротивление грунта подушки R определяют по формуле:

где b и d — соответственно ширина и глубина заложения проектируемого фундамента, м;

k₁ — коэффициент, принимаемый для оснований, сложенных крупнообломочными и песчаными грунтов, кроме пылеватых песков, равным 0,125, а сложенных пылеватыми песками, супесями, суглинками и глинами, равным 0,05;

k₂ – коэффициент, принимаемый для оснований, сложенных крупнообломочными и песчаными грунтами, равным 2,5, супесями и суглинками – 2, глинами – 1,5.

5. Сконструировав фундамент, находят его собственный вес N_фII и вес грунта на его ступенях N _грII.

;

.

5. Определяют среднее давление по подошве фундамента p, вертикальное напряжение от собственного веса грунта σ_zgo на уровне подошвы фундамента и дополнительное вертикальное давление на уровне подошвы фундамента σ_zp0.

– условие выполняется.

;

.

8. Задаются толщиной висячей подушки h_п (в первом приближении ее можно принять 2,5 м) и проверяют условие

;

где _i и h_i – удельный вес и толщина i-го слоя грунта.

_{zp 0}=p₀

где  -коэффициент, принимаемый по табл. 1 прил. 2 СНиП в зависимости от формы подошвы фундамента, соотношения сторон прямоугольного фундамента =l/b и относительной глубины =2z/b.

z = 1,3; =2·1,3/2,1=1,238; =l/b=2,4/2,1=1,14; =0,624

Для установления Rz вычисляют площадь условного фундамента

и его ширину by, которая зависит от конфигурации фундамента в плане.

Таким образом, Rz подстилающего слоя не превышает суммарного напряжения под подушкой и вместе с тем не превышать его более чем на 10%.

9. Осадку определяют так же, как для фундамента, возведенного на слоистом основании. Модуль деформации для грунта подушки принимают по табл. 1 прил. 1 [3] в зависимости от крупности и плотности грунта в теле подушки.

Определение осадки фундамента методом послойного суммирования.

Осадка основания S с использованием расчетной схемы в виде линейно деформируемого полупространства определяется методом послойного суммирования по формуле:

В нашем случае высота элементарного слоя h_i0,4 2,66=1,1м.

Вертикальное напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента

_{zg 0}=78,69 кН/м².

Вертикальное напряжение от собственного веса грунта _zg на границе слоя, расположенного на глубине z от подошвы фундамента, определяется по формуле

Дополнительное вертикальное давление на основание на уровне подошвы фундамента

_{zp 0}=316,31 кН/м² .

Дополнительные вертикальные нормальные напряжения на глубине z от подошвы фундамента по вертикали, проходящей через центр подошвы фундамента, определятся по формуле:

_{zp 0}=p₀

Нижняя граница сжимаемой толщи основания условно находится на глубине z=H_с там, где _zp=0,2_zg, если модуль деформации этого слоя или непосредственно залегающего под этой границей больше или равен 5 МПа. Если же E<5 МПа, то граница сжимаемой толщи определяется исходя из условия _zp=0,1_zg.

Для удобства вычисления конечной осадки определяемые величины сведены в таблицу:

Величины, используемые при расчете осадок фундаментов

по методу послойного суммирования

Грунт	Номер точки	z,м	zg	=l/b	=2z/b	a	zp	zp i	Ei
Песок пылеватый	0	0	78,69	1,2	0,000	1,00	316,31		17000
	1	0,35	81,98		0,255	0,980	309,98	313,15
Глина	2	1,1	95,63		0,800	0,824	260,64	285,31	7500
	3	2,2	115,65		1,600	0,491	155,31	207,98
	4	2,85	127,48		2,073	0,360	113,87	134,59
Суглинок	5	3,3	137,16		2,400	0,291	92,05	102,96	22000
	6	4,4	160,81		3,200	0,185	58,52	75,29
	7	5,5	184,46		4,000	0,126	39,86	49,19
	8	6,6	208,11		4,800	0,091	28,78	34,32

Мощность сжимаемого слоя Н_с=6,0м. Осадку вычисляем по следующей формуле:

Осадка фундамента 6,98 см меньше предельно допустимой осадки фундаментов .

10. Расчет материала фундамента на прочность (на продавливание, по наклонным сечениям).

Так как пирамида продавливания выходит за пределы ростверка, расчёт прочности ростверка по наклонным сечениям выполнять нет необходимости.

Исходя из условий производства работ подушки под фундаменты устраивают сплошными (в общем котловане) или отдельными под каждый фундамент. Ширину подушек понизу определяют по формуле:

b_n=b+2h_ntg=2,75+21,3tg30º=4,25м.

где α – угол распределения давления в теле подушки.