5. Расчет и проектирование варианта фундамента на искусственном основании, в виде песчаной распределительной подушки.

5.1. Глубина заложения фундамента.

Аналогично фундаменту на естественном основании назначаем глубину заложения фундамента d = 1,8 м. Принимаем для устройства подушки песок среднезернистый, плотный, имеющий проектные характеристики: E = 45 МПа; е = 0,50; _{n II} = 20,2 кН / м³; _{n ,sb} = 10,7 кН/м³.

5.2. Определение требуемой площади подошвы фундамента.

Для определения площади А _тр подошвы фундамента принимаем расчетное сопротивление R₀ = 500 кПа, материала песчаной подушки, среднезернистого песка.

Тогда

5.3. Выбор фундамента и определение нагрузки на грунт.

В соответствии с требуемой величиной площади подошвы А_тр = 3,37 м² и высотой фундамента Н_ф = d = 1,8 м, подбираем типовой фундамент серии 1.412-2/77.

Принимаем фундамент ФД 7-2, размеры которого l = 2,7 м, b = 2,1 м, А = 5,67 м², Н_ф = 1,8 м; объем бетона V_fun = 5,5 м³.

Вычисляем расчетное значение веса фундамента и грунта на его уступах:

G_fun = V_fun_b_f = 5,5251 = 137,5 кН;

V_g = lbd – V_fun = 2,72,11,8 – 5,5 = 4,706 м³;

G_{g II} = V_g K_{рз }_II _f = 4,7060,9517,761 = 79,4 кН.

Все нагрузки, действующие на фундамент, приводим к центру тяжести подошвы:

N_{tot II} = 1562,99 + 137,5 + 79,4 = 1779,89 кН;

M_{tot II} = 487,52 + 59,1  1,8 = 593,9 кНм;

Q_{tot II} = Q_{col II} = 59,1 кН.

5.4. Расчетное сопротивление грунта.

Уточняем расчетное сопротивление R песка подушки для принятых размеров фундамента (b = 2,1 м; l = 2,7 м; d = 1,8 м):

R = 500(1 + 0,125  (2,1 - 1)/1)(1,8 + 2)/(22) = 540,31 кПа.

5.5. Давление на подушку под подошвой фундамента.

Определяем среднее P_{II mt}, максимальное P_{II max} и минимальное P_{II min} давления на распределительную песчаную подушку фундамента:

= 546,68 кПа;

= 81,15 кПа;

P_{II max} = 546,68 кПа < 1,2R = 1,2540,31 = 648,372 кПа;

P_{II min} = 81,15 кПа > 0;

313,91 кПа < R = 540,31 кПа.

Все требования по ограничению давлений выполнены.

5.6. Определение толщины распределительной подушки.

Назначаем в первом приближении толщину песчаной подушки h_п = 1,8 м. Проверяем выполнение условия _zp + _zg  R_z, для этого определяем при z = h_п = 1,8 м:

а) _zg = _IId_w + _{sb II}(d – d_w) + _{sb п}  z = 17,76  0,75 + 8,9  (1,8 – 0,75) + 10,7  0,9 = 41,93 кПа;

б) _zp = (P_{II mt} – _{zg, 0}) = 0,475 (313,91 – 24,55) = 137,44 кПа,

где _{zg, 0} = _II  d_w + _{sb II}  (d - d_w) = 17,76  0,75 + 8,9  (1,8 – 0,75) = 24,55 кПа;

 = 0,475 для и .

Коэффициент  определен интерполяцией из табл.1 прил.2 к СНиП 2.02.01-83;

в) м²; ; м; м;

= 180,64 кПа.

_zg + _zp = 41,93 + 137,44 = 179,36< R_z = 180,64 кПа.

Условие проверки выполняется.

5.7. Расчет осадки методом послойного суммирования.

Для расчета осадки фундамента методом послойного суммирования составляем расчетную схему, совмещенную с геологической колонкой по оси фундамента Л-5.

Напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента при планировке срезкой в соответствии с п.1 прил.2 СНиП 2.02.01-83:

_zg,0 = [_IId_w + _{sb II} (d - d_w)] = [17,760,75 + 8,9  (1,8 – 0,75)] = 24,55 кПа.

Дополнительное вертикальное давление на основание от внешней нагрузки на уровне подошвы фундамента:

_{zp 0} = P₀ = P_{II mt} - _zg,0 = 313,91 – 24,55 = 289,36 кПа.

Соотношение сторон подошвы фундамента: .

Значения коэффициента  устанавливаем по табл.1 прил.2 СНиП 2.02.01-83.

Для удобства пользования указанной таблицей из условия: принимаем толщину элемента слоя грунта h_i = 0,2  b = 0,2  2,1 = 0,42 м.

Дальнейшие вычисления сводим в таблицу 9.

Граница распределительной подушки и слоя супеси условна смещена до глубины z_i = 0,84 м от подошвы фундамента (фактическое положение на глубине z = 0,9 м), граница слоя супеси и слоя суглинка до глубины z_i = 2,52 м (фактическое положение на глубине z = 2,5 м), а граница суглинка и песка смещена до глубины z_i = 3,36 м от подошвы (фактическое положение на глубине z = 3,63). На глубине H_c = 6,3 м от подошвы фундамента выполняется условие СНиП 2.02.01-83 (прил.2, п.6) ограничения глубины сжимаемой толщи основания (ГСТ):

_zp= 16,53 кПа  0,2_zg = 16,61 кПа,

поэтому послойное суммирование деформаций основания производим в пределах от подошвы фундамента до ГСТ.

Определение осадки.

Таблица 9.

zi, м		zi + d, м		zp = P0, кПа	zg = zg,0 + + sb,i  ziт, кПа	0,2zg, кПа	Е, кПа
0	0	1,8	1	289,36	24,55	4,91	45000
0,42	0,4	2,22	0,9686	279,03	29,05	5,81	45000
0,84	0,8	2,64	0,8343	236,45	33,54	6,71	45000
1,26	1,2	3,06	0,6603	183,21	37,28	7,46	7000
1,68	1,6	3,48	0,5083	138,50	41,02	8,20	7000
2,1	2,0	3,9	0,3912	105,29	44,75	8,95	7000
2,52	2,4	4,32	0,3056	81,39	48,49	9,70	9000
2,94	2,8	4,74	0,2432	64,26	52,23	10,45	9000
3,36	3,2	5,16	0,1958	51,46	55,97	11,19	9000
3,78	3,6	5,58	0,1610	42,25	59,71	11,94	9000
4,2	4,0	6,0	0,1345	35,07	63,44	12,69	40000
4,62	4,4	6,42	0,1139	29,64	67,18	13,44	40000
5,04	4,8	6,84	0,0970	25,17	70,84	14,17	40000
5,46	5,2	7,26	0,0842	21,87	74,50	14,90	40000
5,88	5,6	7,68	0,0730	18,95	78,16	15,63	40000
6,3	6,0	8,1	0,0646	16,53	82,54	16,61	40000
6,72	6,4	8,52	0,0572	14,78	86,93	17,39	40000
7,14	6,8	8,94	0,0507	13,12	91,31	18,26	40000

Осадку основания определяем по формуле:

= 0,0380 м = 3,80 см.

Условие S = 3,80 см < S_u = 8,0 см выполняется (значение S_u = 8,0 см принято по таблице прил.4 СНиП 2.02.01-83).

Рис.4 Расчетная схема распределения напряжений в основании фундамента на распределительной подушке по оси Л-5