Визначення осідання фундаменту методом пошарового підсумування

1. Викреслюють геологічний переріз, на якому в тому ж масштабі наносять контури розрізу фундаменту по ширині “ b ”. Товща ґрунту, яка знаходиться нижче підошви фундаменту, ділиться на розрахункові шари товщиною h_i 0,4 b (b - ширина підошви фундаменту). Розрахунковий шар не повинен знаходитись в двох інженерно-геологічних елементах (ІГЕ). Поруч з перерізом креслять допоміжну таблицю (див. приклад 6.2).

2. Розраховують вертикальні природні напруження в ґрунті

σ_zg = ∑ γ _{ІІ і} h_i, (6.4)

де γ _{ІІ і} - питома вага ґрунту в межах розрахункового шару; h_i - товщина і -го розрахункового шару.

У разі, якщо ґрунт знаходиться нижче рівня ґрунтових вод його питома вага визначається з урахуванням зважуючої дії води за формулою:

, (6.5)

де γ _s - питома вага частинок ґрунту; γ _w - питома вага води; е - коефіцієнт пористості ґрунту.

Будують епюру природних напружень σ_zg.

3. Розраховують додаткові вертикальні напруження в ґрунтовій товщі σ _zp=α P₀, де α - коефіцієнт, який залежить від відносної глибини знаходження точки в яких визначаються напруження та відносної ширини підошви фундаменту і визначається за табл. 6.9 (табл. 1 додаток 2 [1]).

P₀=P - σ _zg0, де σ _zg0 - вертикальне напруження від власної ваги ґрунту на рівні підошви фундаменту. Креслять епюру σ _zp в тому ж масштабі, що й епюру σ _zg.

4. Визначають розрахунковий опір R ґрунту за формулою (7) [1]:

, (6.6)

де γ _с1 і γ _с2 - коефіцієнти умов роботи, які приймаються з табл. 6.4 (табл. 3 [1]) в залежності від типу ґрунту, конструктивної схеми та жорсткості споруди; k - коефіцієнт, який дорівнює k = 1, якщо характеристики міцності ґрунту φ і с визначалися безпосередньо шляхом випробувань; M_r=1,34, M _q=6,34, M _c=8,55;- коефіцієнти, які приймаються з табл.6.3 (табл.4 [1]); k _z - коефіцієнт, який дорівнює: при b <10 м k _z = 1; при b 10 м; k _z = z₀/b +0,2; де z₀ =8,0 м; b - ширина підошви фундаменту, м; γ _II=9,22 - питома вага ґрунту, який залягає нижче підошви фундаменту (за наявності підземних вод визначається з урахуванням зважуючої дії води в межах стисливої товщі) див. формулу (6.5) кН/м³; γ'_II=10,1 - питома вага ґрунту, який залягає вище підошви фундаменту, кН/м³; c_II - розрахункове значення питомого зчеплення ґрунту, який залягає безпосередньо під підошвою фундаменту, кПа; d =2,5 м.- глибина закладення фундаментів безпідвальних споруд від поверхні ґрунту, або приведена глибина закладення зовнішніх і внутрішніх фундаменту з нижньої сторони, м.

5. Перевіряють виконання умов:

а) для центрально завантаженого фундаменту:

P ≤ R, (6.7)

де P= N_II /A +γ¯ d - тиск під підошвою фундаменту;

б) для позацентрово завантаженого фундаменту:

P_max ≤ 1,2 R, P_min > 0 (6.8)

де P_max, P_min - відповідно максимальний і мінімальний тиск під підошвою фундаменту, визначаеться за формулою:

P_max(min)= N_II /A +γ d ± M_ІІ / W, (6.9)

де N _II - розрахункове навантаження на фундамент, кН; A - площа підошви фундаменту, м² ; - середнє значення питомої ваги матеріалу фундаменту і ґрунту на його обрізах, кН/м³ ; d - глибина закладання фундаменту, м; M_ІІ - момент зовнішніх сил, кН ·м; W - момент опору підошви фундаменту, для прямокутних фундаментів визначається за формулою W = b l² /6, м³;

де b, l - відповідно ширина і довжина фундаменту.

У випадку невиконання будь-якої умови або значного недовантаження фундаменту змінюють розміри підошви, повторно визначають R і перевіряють виконання перелічених умов.

За формулою (6.6) визначають розрахунковий опір R ґрунту. Для даних умов маємо:

Перевіряємо умови (6.8) і (6.9) для позацентрово завантаженого фундаменту:

P = 200,4 кПа < 432,55 кПа = R

P_max = 291,4 кПа <1,2 R = 519,1 кПа, P_min = 109,5 кПа > 0

де P_max, P_min - відповідно максимальне і мінімальне крайові напруження (тиск) під підошвою фундаменту.

Так як умови виконуються,немає необхідності внести конструктивні зміни - збільшити ширину підошви стіни, покращити механічні властивості ґрунту, тощо.

6. Знаходять нижню межу стисненої товщі, яка згідно з [1] розташована на відмітці, де σ _zp ≤ 0,2 σ _zg. Нижче деформації ґрунту вважаються такими, що не враховуються в розрахунках (якщо ґрунт сильностисливий і має Е< 5 МПа, то нижню межу стисливої товщі знаходять за умови

σ _zp 0,1 σ _zg).

7. Розраховують осідання кожного розрахункового шару, який знаходиться в межах стисливої товщі. Загальне осідання основи дорівнює сумі осідання всіх елементарних розрахункових шарів і знаходиться за формулою (6.2).

8. Отриману деформацію S порівнюють з гранично допустимою деформацією S_u (див. п. 6.1). Якщо 0,4 S_u ≤ S ≤ S_u то фундамент запроектований вірно, а якщо S > S_u треба збільшити розміри підошви фундаменту, замінити його конструкцію, або передбачити поліпшення властивостей ґрунтів основи. В разі ж, якщо S < 0,4 S_u бажано зменшити розміри фундаменту з метою підвищення його економічності. Після цього виконується повторний розрахунок осідання.

1. Визначаємо товщину розрахункового шару h_і = 0,4· b =1,8 м. (Таблиця 6.7) ділимо ґрунт основи на розрахункові шари (необхідна товщина і -го шару становить h_і < 0,4 b).

2. Вираховуємо природні напруження від власної ваги ґрунту для h =0, =0; для h= d, кПа.

(Оскільки вся ґрунтова товща згідно умови знаходиться нижче рівня підземних вод WL то питому вагу ґрунту ІГЕ -2 та ІГЕ -3 приймаємо з урахуванням архімедової сили за формулою(6.5).

Тиск (природні напруження) на нижній межі 1-го розрахункового шару:

41,9 кПа.

Тиск на нижній межі 2-го розрахункового шару:

45,6 кПа, і т.д.

Результати розрахунків зводимо в табл.6-1.

Після розрахунків креслимо епюру зміни природних напружень з глибиною.

3. Визначаємо додаткові напруження в ґрунті від зовнішнього навантаження, яке створюється підпірною стіною за формулою:

σ_zp = α ∙ P₀;

P₀ = P – σ_zg0 = 175,1 кПа.

Коефіцієнт знаходимо з таблиці 6.2 в колонці з співвідношенням , за показником де z – відстань від підошви фундаменту до нижньої межі шару, в якому визначається напруження.

Для z = 0: кПа

для z = 1,8 м кПа;

Результати розрахунків зводимо в табл.6-1.

Розрахунки виконуються до нижньої межі стисливої товщі до . Викреслюємо епюру та лінію нижньої межі стисливої зони ВС.

Для ІГЕ-2;

σ₁=0,038 кПа; е₁=0,567;

σ₂=0,203 кПа; е₂=0,559;

4. Визначаємо модуль деформації ґрунту за даними компресійних випробувань для ІГЕ-2

за формулою

25,94 МПа,

де -коефіцієнт, який враховує бічне розширення ґрунту =0,8; е₀ - початковий коефіцієнт пористості; m – коефіцієнт стисливості.

Значення коефіцієнта стисливості знаходимо за формулою:

0,05 МПа^-1.

Для ІГЕ-3;

σ₁=0,142 кПа; е₁=0,72;

σ₂=0,226 кПа; е₂=0,708;

Визначаємо показники для ІГЕ-3 за формулами:

9,78 МПа,

0,14 МПа^-1.

5. Розраховуємо за формулою (6.2) осідання кожного шару ґрунту та загальне осідання, яке дорівнює сумі осідань розрахункових шарів. Для першого шару маємо

0,01м;

0,002м: і т д.

Сумарне осідання дорівнює S' = ∑S_i =1,5 см = 0,015 м.

6. Загальне осідання підкранових шляхів становить

;

де: - знайдене осідання ґрунту нижче підошви фундаменту стіни, спричинене тиском ; - осідання товщі ґрунту вище підошви стіни.

Оскільки допустиме осідання підкранових шляхів задається у вигляді різниці осідань між сусідніми підкрановими шляхами то для спрощення розрахунків приймаємо осідання товщі ґрунту від поверхні до підошви стіни для обох підкранових шляхів рівними. Отже різниця осідання підкранових шляхів буде дорівнювати величині оскільки осідання викликане додатковим навантаженням , яке прикладене до підошви підпірної стіни.

Згідно правил влаштування і безпечної експлуатації вантажопідйомних кранів допустима різниця відміток підкранових шляхів (рейок) становить S_и=15,0мм=1,5см. Отже згідно умови (6.1) із [1]

.

Таким чином умова виконується і для забезпечення нормальної експлуатації необхідно додатково вжити інженерних заходів:

Результати обрахунків зводимо в таблицю 6.7

№ ІГЕ	Різновид грунту	Товщина ІГЕ,м	Питома вага,γsb, кН/м³	Модуль деформації,Е,Kпа		z,м	ζ=		σzp кПа	σzg кПа	σzp σzg кПа	σzp кПа	h,м	Sі,cм
	пісків крупний неоднорідний пухкий і насичений водою.	2,2	9,22					175,1	25,3	6,91
	1,8	0,40	0,977	171,1	41,9	4,08	173,1	1,80	0,10
	2,2	0,49	0,857	150,1	45,6	3,29	160,6	0,4	0,02
	пісків крупний неоднорідний пухкий і насичений водою.	9,1	9,29		σzg	3,6	0,80	0,881	154,3	58,6	2,63	152,2	1,40	0,17
	5,4	1,20	0,755	132,2	75,3	1,75	143,2	1,80	0,21
	7,2	1,60	0,642	112,4	92,1	1,22	122,3	1,80	0,18
		2,00	0,55	96,3	108,8	0,89	104,4	1,80	0,15
	10,8	2,40	0,477	83,5	125,5	0,67	89,9	1,80	0,13
σzp	12,6	2,80	0,42	73,5	142,2	0,52	78,5	1,80	0,12
	14,4	3,20	0,374	65,5	159,0	0,41	69,5	1,80	0,10
	16,2	3,60	0,337	59,0	175,7	0,34	62,3	1,80	0,09
		4,00	0,306	53,6	192,4	0,28	56,3	1,80	0,08
	19,8	4,40	0,28	49,0	209,1	0,23	51,3	1,80	0,08
	21,6	4,80	0,258	45,2	225,9	0,20	47,1	1,80	0,07

Література

1. ДБН В. 2.1.-10-2009 “Основи та фундаменти будинків та споруд”.

2. СНиП 2.02.02-85 Основания гидротехнических сооружений.

3. ДСТУ Б В.2.1-2-96 Ґрунти. Класифікація.

4. ДВН В.1.2-2:2006 “Навантаження і впливи”.

5. СНиП 2.06.07-85 “Подпорные стены...”

6. 053-64 Методичні вказівки до виконання курсової роботи „Розрахунки та проектування основи підпірної стіни” для студентів стаціонарної та заочної форм навчання спеціальностей 6.092100 „Гідротехнічне будівництво” та 6.092600 „Гідромеліорація”

Поиск по сайту: