Осредненное расчетное значение удельного веса грунтов залегающих ниже подошвы фундамента
Обновлено: 18.05.2024
11.2.2. Расчет оснований на насыпных грунтах
Основания и фундаменты зданий и сооружений на насыпных грунтах рассчитываются по деформациям исходя из того, чтобы полная осадка фундамента на насыпном грунте не превышала предельно допустимой для проектируемого здания или сооружения. При этом полная осадка sf фундамента подсчитывается как сумма осадок, вызванных его нагрузкой и дополнительными факторами:
sf = s + sf1 + sf2 + sf3 + sf4,где s — осадка фундамента от его нагрузки, определяемая по указаниям гл. 5; sf1 — дополнительная осадка основания от самоуплотнения насыпных грунтов от собственного веса; sf2 — то же, вследствие замачивания, снижения уровня подземных вод; sf3 — то же, при разложении органических включений; sf4 — то же, за счет уплотнения подстилающих грунтов от веса насыпи.
Дополнительные осадки sf1, sf2 приближенно допускается определять по формуле
sf1,f2 = γc1,c2βσzgh/E,где γc1,c2 — коэффициенты уплотняемости насыпного грунта, принимаемые по табл. 11.15; β = 0,8 — безразмерный коэффициент; σzg — среднее вертикальное напряжение в насыпном грунте от его собственного веса: σzg = 0,5γh ( γ — среднее значение удельного веса насыпного грунта в водонасыщенном состоянии); h — толщина слоя насыпного грунта под фундаментом; E — среднее значение модуля деформаций насыпного грунта.
ТАБЛИЦА 11.15. ЗНАЧЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТОВ γc1 И γc2| Насыпные грунты | γc1 | γc2 |
| Пески, шлаки и т.п.: неслежавшиеся слежавшиеся | 0,4  0,0  | 0,15 |
| Пылеватые пески, глинистые грунты, золы и т.п.: неслежавшиеся слежавшиеся |
Дополнительная осадка sf3 при содержании в насыпных грунтах органических включений от 0,03 до 0,1 вычисляется по формуле
sf3 = ηk0w γdh/γs,где η — коэффициент, учитывающий условия залегания органических включении в насыпных грунтах, приближенно принимаемый равным 0,75; k0 — коэффициент, учитывающий возможность разложения органических включений и принимаемой: для водонасыщенных насыпных грунтов k0 = 0,2, а для остальных k0 = 0,5; w — среднее содержание органических включений а насыпных грунтах; γd — удельный вес грунта в сухом состоянии; γs — удельный вес частиц грунта; h — толщина лежащего ниже подошвы фундамента слоя насыпного грунта, содержащего органические включения, подвергающиеся разложению.
Дополнительные осадки за счет уплотнения подстилающих насыпь грунтов допускается не учитывать, если давность отсыпки насыпных грунтов превышает 1 год для песчаных грунтов, 2 года для глинистых грунтов, залегающих выше уровня подземных вод, и 5 лет, находящихся ниже уровня подземных вод.
Расчетные сопротивления насыпных грунтов, представляющих собой планомерно возведенные насыпи, а также отвалы грунтов и отходов производств, определяются по формуле (5.29) с учетом степени самоуплотнения грунтов, неоднородности их состава и сложения, принятых методов подготовки оснований с использованием прочностных характеристик грунтов при их полном водонасыщении. Предварительные размеры фундаментов зданий и сооружений, возводимых на слежавшихся насыпных грунтах, назначаются исходя из условий расчетных сопротивлений R0 (табл. 11.16).
ТАБЛИЦА 11.16. УСЛОВНЫЕ РАСЧЕТНЫЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ НАСЫПНЫХ ГРУНТОВ| Виды насыпных грунтов | R0 , МПа | |||
| крупных, средних, мелких песков, шлаков и т.п. при Sr | пылеватых песков, глинистых грунтов, золы и т.п. при Sr | |||
| ≤ 0,5 | > 0,8 | ≤ 0,5 | > 0,8 | |
| Планомерно возведенные с уплотнением насыпи | 0,25 | 0,2 | 0,18 | 0,15 |
| Отвалы грунтов и отходов производств: после уплотнения без уплотнения | 0,25 0,18 | 0,2 0,15 | 0,18 0,12 | 0,15 0,1 |
| Свалки грунтов и отходов производств: после уплотнения без уплотнения | 0,15 0,12 | 0,12 0,1 | 0,12 0,1 | 0,1 0,08 |
Примечания: 1. Значения R0 относятся к фундаментам с глубиной заложения h1 = 2 м. При глубине заложения фундаментов h < 2 м значения R0 умножаются на коэффициент γg = (h + h1)/(2h1) .
2. Значения R0 приведены для свалок грунтов и отходов производств с содержанием органических включений не более 0,01.
3. Для неслежавшихся отвалов и свалок грунтов и отходов производств значения R0 умножаются на 0,8.
4. Значения R0 для промежуточных значений Sr допускается определять по интерполяции.
Условными значениями R0 допускается пользоваться также и для назначения окончательных размеров фундаментов зданий с нагрузкой на столбчатые фундаменты до 400 кН и ленточные до 80 кН/м.
Наибольшие давления на насыпные грунты у края подошвы внецентренно загруженного фундамента не должны превышать для планомерно возведенных насыпей, песчаных и других подушек 1,2 R , а для отвалов и свалок грунтов и отходов производств — 1,1 R .
При устройстве песчаных, гравийных и других подушек, при уплотнении насыпных грунтов, а также при залегании в нижней части сжимаемой толщи грунтов с меньшими прочностными характеристиками расчетные сопротивления грунта основания уточняются из условия, чтобы полное давление от собственного веса лежащего выше грунта и нагрузки, передаваемой фундаментом на подстилающие насыпные (неуплотненные) или естественные грунты, не превышало расчетного сопротивления этих грунтов.
Пример 11.6. Определить полную осадку фундамента под колонну промышленного здания, имеющего размеры подошвы 3×4,2 м; среднее давление на грунт р = 0,18 МПа и глубину заложения h = 2 м. Здание возводится на участке, сложенном состоящими из отвалов золы ТЭЦ грунтами, образованными гидронамывом, давность намыва составляет 2 года. Толщина слоя намытых грунтов в месте расположения фундаментов равняется 8,7 м. Намытые грунты подстилаются мелкими пылеватыми песками. Среднее значение модуля деформации намытых грунтов по данным испытаний штампами на глубине 2 и 4 м равняется 8,5 МПа. Основные физико-механические характеристики намывных грунтов: γs = 26,2 кН/м 3 ; γd = 14 кН/м 3 ; γ = 17 кН/м 3 ; w = 0,21; ω = 0,08.
Решение. Определяем осадку фундамента от передаваемых им нагрузок на основание в соответствии с требованиями гл. 5. Результаты промежуточных вычислений сводим в табл. 11.17.
ТАБЛИЦА 11.17. ИЗМЕНЕНИЕ ПО ГЛУБИНЕ ВЕРТИКАЛЬНЫХ НАПРЯЖЕНИИ, МПа, ПО ОСИ ФУНДАМЕНТА| z | ζ | α | σzg | σzp | σ´gp |
| 0 | 0 | 1 | 0,034 | 0,146 | 0,18 |
| 1 | 0,67 | 0,892 | 0,051 | 0,130 | 0,181 |
| 2 | 1,34 | 0,618 | 0,068 | 0,090 | 0,158 |
| 3 | 2 | 0,414 | 0,085 | 0,060 | 0,145 |
| 4 | 2,67 | 0,282 | 0,102 | 0,041 | 0,143 |
| 5 | 3,30 | 0,173 | 0,126 | 0,025 | 0,151 |
| 6,7 | 4,40 | 0,122 | 0,148 | 0,018 | 0,166 |
Глубина сжимаемой толщи Hc = 5,4 м. Осадка от нагрузки фундамента
По формуле (11.13) и табл. 11.17 определяем дополнительные осадки sf1 и sf2 как для неслежавшихся насыпных грунтов при σzp = 0,16 МПа
sfl = 0,6 · 8 · 0,16 · 670/8,5 = 6,1 см;
sf2 = 0,2 · 0,8 · 0,16 · 670/8,5 = 2 см.
Определяем дополнительную осадку sf3 по формуле (11.14):
sf3 = ηk0w γdh/γs = 0,75 · 0,5 · 0,08 · 14 · 670/26,2 = 10,8 см.
Полную осадку фундамента вычисляем по формуле (11.12) при sf4 = 0:
sf = s + sf1 + sf2 + sf3 + sf4 = 4 + 6,1 + 2 + 10,8 = 22,9 см.
Определение расчетного сопротивления грунта основания
Выполняется сравнение расчетного сопротивления грунта основания полученного в модуле ГРУНТ с результатами ручного расчета по СП 22.13330 «Основания зданий и сооружений».
Исходные данные
Размеры фундамента bxl=20х30м; глубина заложения фундамента d=2м; здание с гибкой конструктивной схемой; подвал отсутствует; характеристики грунтов определены по таблицам. Нагрузка на основание N=120000кН; среднее давление по подошве фундамента p=200кН/м 2
Характеристики грунтов основания:
Напластование грунтов:
Параметры нагрузки:
Параметры расчета:
Результаты расчета в модуле ГРУНТ
Rz=392.085кН/м 2 по подошве фундамента (отметка +98.000).
Rz=570.161кН/м 2 на глубине 3.5м от подошвы фундамента (отметка +94.500).
Определение расчетного сопротивления грунта основания под подошвой фундамента R (отметка +98.000)
Расчетное сопротивление грунта основания определяется по формуле:
γС1 и γС2 – коэффициенты условий работы по табл. 5.4 СП 22.13330;
k – коэффициент, принимаемый равным 1, если характеристики определены непосредственными испытаниями и 1.1, если по таблицам;
Mγ, Mq и Mc – коэффициенты, принимаемые по таблице 5.5;
kz – коэффициент, принимаемый равным 1 при b<10 м и kz=Z0/b+0.2 при b>10, здесь Z0=8м;
b – ширина подошвы фундамента;
γII – осреднённое расчётное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента;
γ’II – осреднённое расчётное значение удельного веса грунтов, залегающих выше подошвы фундамента;
cII – расчётное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента;
d1 – глубина заложения фундаментов бесподвальных сооружений от уровня планировки или приведённая глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подвала;
hs – толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны подвала, м;
hcf – толщина конструкции пола подвала;
γ cf – расчётное значение удельного веса конструкции пола подвала;
db – глубина подвала.
γС1=1.25 и γС2=1, т.к. непосредственно под фундаментом залегает грунт ИГЭ-2 песок пылеватый.
k=1.1 т.к. характеристики грунтов определены по таблицам.
Коэффициенты Mγ, Mq и Mc определяются по таблице 5.5 СП 22.13330 в зависимости от угла внутреннего трения φ. Данная таблица составлена на основании формул:
Т.к. основание под фундаментом неоднородное, то, в соответствии с пунктом 5.6.10 СП 22.13330, для определения R следует принимать средневзвешенные значения характеристики грунтов по глубине ZR=0.5b при b<10м и ZR=4+0.1b при b≥10м.
При ширине фундамента b=20м → ZR=4+0.1*20=6м.
Определение средневзвешенных значений характеристик грунтов ниже подошвы фундамента Определение средневзвешенного веса грунтов выше подошвы фундаментаОсредненные характеристики определяются по формуле:
ψ=π/(ctgφ+φ-π/2)= 3.142/(ctg24.333+24.333/(180/3.142)- 3.142/2)= 2.949Mγ=ψ/4=0.74;, Mq=1+ψ=3.95; Mc=ψ*ctgφ=6.52
Коэффициент, зависящий от ширины фундамента: kz=Z0/b+0.2=8/20+0.2=0.6
Определение расчетного сопротивления грунта основания на глубине 3.5м от подошвы фундамента (отметка +94.500)
Распределение напряжений по глубине сжимаемой толщи:
По глубине сжимаемой толщи должно выполняться условие (условие 5.9 СП 22.13330):
σz=(σzp-σzγ)+σzg≤Rz,где σzp, σzγ и σzg – вертикальные напряжения на глубине Z от подошвы фундамента.
Определим σz и Rz на глубине Z=3.5м от подошвы фундамента.
σz=(196.224-34.192)+96.025=258.057кН/м 2Rz определяется для условного фундамента шириной:
bz=(Az-a 2 )-a=(615.55-5 2 )-5=20.23мгде Az=N/σzp=120000/196.224=615.55м2; σzp=196.244кН/м2 – дополнительное давление на глубине Z=3.5м от подошвы фундамента (определено при помощи модуля ГРУНТ); a=(l-b)/2=(30-20)/2=5м.
Средневзвешенные значения характеристики грунтов определяются по глубине ZR=4+0.1*20.23=6.23м.
Определение средневзвешенных значений характеристик грунтов ниже подошвы фундамента Определение средневзвешенного веса грунтов выше подошвы фундамента ψ=π/(ctgφ+φ-π/2)= 3.142/(ctg18.49+18.49/(180/3.142)- 3.142/2)= 1.803Mγ=ψ/4=0.451;, Mq=1+ψ=2.803; Mc=ψ*ctgφ=5.392
Коэффициент, зависящий от ширины фундамента: kz=Z0/b+0.2=8/20.23+0.2=0.595
СП 22.13330.2016 Основания зданий и сооружений. Актуализированная редакция СНиП 2.02.01-83* (с Изменениями N 1, 2, 3)
Б.1 Расчетные сопротивления грунтов основания , приведенные в таблицах Б.1-Б.10, предназначены для предварительного определения размеров фундаментов. Область применения значений и для окончательного определения размеров фундаментов указана в 5.6.12 для таблиц Б.1-Б.3, в 6.1.14 - для таблицы Б.4, в 6.4.19 - для таблицы Б.5, в 6.5.16 - для таблиц Б.6-Б.8, в 6.6.13 - для таблицы Б.9 и в 7.6 - для таблицы Б.10.
Б.2 Для грунтов с промежуточными значениями е и (таблицы Б.1-Б.3, Б.7 и Б.8), и (таблица Б.4), (таблица Б.9), а также для фундаментов с промежуточными значениями (таблица Б.10) значения и определяют интерполяцией.
Б.3 Значения (см. таблицы Б.1-Б.9) относятся к фундаментам с шириной =1 м и глубиной заложения =2 м. При использовании значений для предварительного назначения размеров фундаментов в соответствии с требованиями 5.6.12, 6.1.14, 6.4.19, 6.5.16, 6.6.13, 7.6 расчетное сопротивление грунта основания R, кПа, допускается вычислять по формулам:
где b и d - соответственно ширина и глубина заложения проектируемого фундамента, м;
* - расчетное значение удельного веса грунта, расположенного выше подошвы фундамента, кН/м;
- коэффициент, принимаемый для оснований, сложенных крупнообломочными и песчаными грунтами, кроме пылеватых песков, - =0,125, пылеватыми песками, супесями, суглинками и глинами - =0,05;
- коэффициент, принимаемый для оснований, сложенных крупнообломочными и песчаными грунтами - =0,25, супесями и суглинками - =0,2 и глинами - =0,15.
_______________
* Формулы и экспликация к ним соответствуют оригиналу. - Примечание изготовителя базы данных.
Примечание - Для сооружений с подвалом шириной В20 м и глубиной 2 м учитываемая в расчете глубина заложения наружных и внутренних фундаментов принимается равной: м [ - приведенная глубина заложения фундамента, определяемая по формуле (5.8)]. При В>20 м принимается .
Пример расчета ленточного и столбчатого фундаментов
Перед вводом данных в программу ФОК-Комплекс я стараюсь придерживать такого порядка действия:
1. Определяюсь с отметками, прорисовываю расположения фундаментов, ниже приведен пример:
2. Вычисляю расчетное сопротивление грунта (вручную или по программе), для того что бы проверить совпадает ли данное значение с результатом в программе ФОК Комплекс, ниже приведен пример:
СП 22.13330.2011 Основания зданий и сооружений. Актуализированная редакция СНиП 2.02.01-83*
Определение расчетного сопротивления грунта основания
5.6.7 При расчете деформаций основания фундаментов с использованием расчетных схем, указанных в 5.6.6, среднее давление под подошвой фундамента р не должно превышать расчетного сопротивления грунта основания R, определяемого по формуле
где gс1и gс2- коэффициенты условий работы, принимаемые по таблице 5.4;
k - коэффициент, принимаемый равным единице, если прочностные характеристики грунта (jII и сII) определены непосредственными испытаниями, и k=1,1, если они приняты по таблицам приложения Б;
b - ширина подошвы фундамента, м (при бетонной или щебеночной подготовке толщиной hnдопускается увеличивать bна 2hn);
gII - осредненное (см. 5.6.10) расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента (при наличии подземных вод определяется с учетом взвешивающего действия воды), кН/м 3 ;
g'II - то же, для грунтов, залегающих выше подошвы фундамента, кН/м 3 ;
сII - расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента (см. 5.6.10), кПа;
d1 - глубина заложения фундаментов, м, бесподвальных сооружений от уровня планировки или приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подвала, определяемая по формуле (5.8). При плитных фундаментах за d1принимают наименьшую глубину от подошвы плиты до уровня планировки;
db - глубина подвала, расстояние от уровня планировки до пола подвала, м (для сооружений с подвалом глубиной свыше 2 м принимают равным 2 м);
здесь hs - толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны подвала, м;
hcf - толщина конструкции пола подвала, м;
gcf - расчетное значение удельного веса конструкции пола подвала, кН/м 3 .
При бетонной или щебеночной подготовке толщиной hn допускается увеличивать d1 на hn.
Примечания:
- Формулу (5.7) допускается применять при любой форме фундаментов в плане. Если подошва фундамента имеет форму круга или правильного многоугольника площадью А, значение bпринимают равным .
- Расчетные значения удельного веса грунтов и материала пола подвала, входящие в формулу (7) допускается принимать равными их нормативным значениям.
- Расчетное сопротивление грунта при соответствующем обосновании может быть увеличено, если конструкция фундамента улучшает условия его совместной работы с основанием, например, фундаменты прерывистые, щелевые, с промежуточной подготовкой и др.
- Для фундаментных плит с угловыми вырезами расчетное сопротивление грунта основания допускается увеличивать, применяя коэффициент kd по таблице 5.6.
- Если d1>d (d- глубина заложения фундамента от уровня планировки), в формуле (5.7) принимают d1 = dи db = 0.
- Расчетное сопротивления грунтов основания R, определяемое по формулам (В.1) и (В.2) с учетом значений R0 таблиц B.1-В.10 приложения В, допускается применять для предварительного назначения размеров фундаментов в соответствии с указаниями разделов 5-6.
Исходные данные
Основание фундаментом являются - Супесь лессовидная просадочная низкопористая твердая (ИГЭ 2)
сII= 0,6 т/м 2 ; d1 = 2,30 м + 0,10 м * 2,00 т/м 3 / 1,653 т/м 3 = 2,30 м + 0,121 м = 2,421 м;
R = (1,25 х 1,00) / 1,00 * [0,78 * 1,00 * 3,00 м * 1,800 т/м 3 + 4,11 * 2,421 м * 1,653 т/м 3 +
+ (4,11 – 1,00) * 1,05 м * 1,653 т/м 3 + 6,67 * 0,6 т/м 2 ] = 1,25 * (4,212 т/м 2 + 16,44786243 т/м 2 +
+ 5,3978715 т/м 2 + 4,002 т/м 2 ) =37,5746674125 т/м 2 .
Расчетное сопротивление грунта определяется согласно СНиП 2.02.01-83
'Основания зданий и сооружений' по формуле 7:
ВВЕДЕННЫЕ ДАННЫЕ:
Ширина подошвы фундамента b= 3 м
Глубина заложения фундамента d= 3.35 м
Гибкая конструктивная схема здания
Длина здания L= 0 м
Высота здания H= 0 м
Здание с подвалом - фундамент под наружную стену (колонну)
Толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны подвала hs= 2.3 м
Толщина конструкции пола подвала hcf= 0.15 м
Удельный вес материала пола подвала ycf= 2.2 тс/м3
Тип грунта: пылевато-глинистые, а также крупнообломочные с пылевато-глинистым заполнителем с
показателем текучести грунта или заполнителя IL<=0.25
Угол внутреннего трения Fi= 25 град.
Удельное сцепление С= 0.6 тс/м2
Fi и С определены непосредственными испытаниями
Осредненный удельный вес грунтов, залегающих
выше подошвы фундамента y21= 1.653 тс/м3
ниже подошвы фундамента y2= 1.8 тс/м3
ВЫЧИСЛЕННЫЕ ПРОМЕЖУТОЧНЫЕ ДАННЫЕ:
Отношение длины к высоте здания L/H= 0.00
Коэффициент условий работы Yc1= 1.25
Коэффициент условий работы Yc2= 1
Коэффициент k= 1
Коэффициент kz= 1.00
Коэффициент My= 0.78
Коэффициент Mq= 4.11
Коэффициент Mc= 6.67
Глубина заложения фундамента, или приведенная глубина для зданий с подвалом d1= 2.50 м
Глубина подвала db= 0.90 м
R= (Yc1 * Yc2 / k) * (My * kz * b * y2 + Mq * d1 * y21 + (Mq - 1) * db * y21 + Mc * C) =
= ( 1.25 *1.00/ 1 )*( 0.78 *1.00* 3 *1.80+ 4.11 *2.50*1.65+( 4.11 -1)*0.90*1.65+ 6.67 *0.60)= 37.28 тс/м2
РАСЧЕТНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ ГРУНТА R= 37.28 тс/м2
Данные предварительные вычисления позволяют по результатам программы ФОК Комплекс проверить правильно ли были введены исходные данные, проверяя совпадает ли осадка, расчетное сопротивление грунта (разброс до 15% вполне допустимо). Теперь рассмотрим небольшой многоэтажный медицинский центр, в котором необходимо сделать расчет ленточного и столбчатого фундаментов.
Исходные данные примера расчета ленточного фундамента
Площадка строительства характеризуется следующими атмосферно-климатическими воздействиями и нагрузками:
- вес снегового покрова (расчетное значение) - 240 кг/м 2 ;
- давление ветра — 38 кг/м 2 ;
основанием является грунт II категории по сейсмическим свойствам.
площадка строительства — 7 баллов.
Значение характеристик грунтов засыпки, уплотненных согласно нормативным документам с коэффициентом уплотнения не менее 0,95 от их плотности в природном сложении, допускается устанавливать по характеристикам тех же грунтов в природном залегании.
Нагрузки на столбчатые и ленточные фундаменты получены из программы ПК ЛИРА 10.4.
Ниже выдержки из некоторых таблиц исходных данных.
Производим расчет, по результатам расчета начальное просадочное давление во всех слоях просадочного грунта не превышает давления на основание, вводим характеристики грунта при полном водонасыщении в таб.2.1 и 2.3, кроме того под фундаментами выполняем песчаную подушку из песка средней крупности.
Выводы
По результатам расчета ленточного и столбчатого фундаментов, расчетное сопротивление грунта R = 18,56 т/м 2 .
Среднее давление под подошвой фундаментов не превышает 14,79т/м2, что меньше расчетного сопротивления грунта R = 18,59т/м 2 .
Начальное просадочное давление во всех слоях просадочного грунта не превышает давления на основание, в расчете приняты характеристики грунтов при полном водонасыщении.
Максимальные деформации фундаментов составляют S = 0,065м, что не превышает установленных значений по приложению 4.[2] Su = 0,08м.
Относительные деформации фундаментов составляют Sdel =0,0007, что не превышает установленных значений по приложению 4.[2] Sudel = 0,002.
Объясните расчёт pасчетного сопpотивления гpунта основания
(Почти) всё хорошо описано в СНиП 2.02.01-83 (пункт 2.41.) или в ДБН В.2.1-10-2009 (пункт Е.4), но почему-то всё равно возникает куча вопросов, не объястённых даже в "Пособии по проектированию оснований зданий и сооружиний (к СНиП 2.02.01-83)".
Вот сами вопросы по формуле расчёта:
b – шиpина подошвы фундамента, м.
Вопрос: Для плитного монолитного фундамента как определить предварительные размеры?
Определение расчетного сопротивления грунта основания
Расчет сопротивления грунта основания по СП 22.13330.2011 (Актуализированная редакция СНиП 2.02.01-83*). Предусмотрен выбор типа фундамента: ленточный либо свайный.
*Пояснения к калькулятору
- При выборе пункта «Прочностные характеристики грунта приняты по таблицам приложения Б СП 22.13330.2011 (Актуализированная редакция СНиП 2.02.01-83*)» вам необходимо будет выбрать по приложению ваш вариант cII и φII и указать их в соответствующих полях в калькуляторе.
Дополнение к калькулятору
(Аналогичную информацию можно взять из СП 22.13330.2011 (СНиП 2.02.01-83*)
10.2.3 Проектирование оснований и фундаментов (ч. 1)
Расчет оснований сооружений на набухающих грунтах производится по деформациям, как на обычных грунтах, а при необходимости — и по несущей способности. По характеристикам грунта в природном состоянии определяется расчетное сопротивление основания R , по которому назначаются размеры фундаментов. При этом рекомендуется в расчете принимать повышение значения R в 1,2 раза, если осадка фундамента не будет превышать 0,4 допустимой для данного здания и сооружения. Кроме того, следует определять дополнительные деформации (подъемы или осадки фундаментов), возникающие в результате набухания или усадки грунта в основании сооружений.
Подъем основания фундаментов при набухании грунта в случае его замачивания определяется по формуле
,
где εsωi — относительное набухание i -го слоя, определяемое в зависимости от причин набухания; hi — толщина рассматриваемого слоя грунта; ksωi , — коэффициент, принимаемый: kωs = 0,8 при суммарном давлении σz.tot = 0,05 МПа; kωs = 0,6 при σz.tot = 0,3 МПа; kωs = 0,84 – 0,08 σz.tot/σ0 (где σ0 = 0,1 МПа) при промежуточных значениях σz.tot .
Относительное набухание грунта εsω определяется по следующим формулам:
при инфильтрации и подъеме уровня подземных вод
εsω = (hsat – hn)/hn,
где hn — высота образца заданной влажности и плотности, обжатого без возможности бокового расширения суммарным давлением; hsat — высота того же образца после замачивания, обжатого в тех же условиях;
при экранировании поверхности и изменении водно-теплового режима
εsω = k(ωeq – ω0)/(1 + e0),
где k — коэффициент, определяемый опытным путем, а при отсутствии экспериментальных, данных принимаемый рапным 2; ωeq — конечная влажность грунта; ω0 — начальная влажность грунта; e0 — начальное значение коэффициента пористости грунта.
Значение ωeq слоя i при экранировании определяется по результатам экспериментальных исследований зависимости влажности набухания ωsω от давления, вычисляемого по выражению
pi = γω(z – zi + 2σz.tot)/γs,
где γω — удельный вес воды, кН/м 3 ; z — расстояние от поверхности планировки до уровня подземных вод, см; zi —глубина расположения середины рассматриваемого i -го слоя, м; σz.tot — суммарное давление в середине рассматриваемого слоя, МПа; γs — удельный вес минеральных частиц грунта, кН/м 3 .
При изменении водно-теплового режима влажность ωeq принимается в период максимального увлажнения грунта основания, а влажность ω0 — в период наибольшего высыхания грунта; коэффициент пористости е0 принимается для влажности грунта в период наибольшего его высыхания. Профиль влажности грунта при максимальном увлажнении и высыхании устанавливается опытным путем.
Суммарные давления σt.tot в середине i -го рассматриваемого слоя (рис. 10.9) грунта в основании сооружения определяются по формуле
σz.tot = σz.p + σz.g + σz.ad,
где σz.p — давление от нагрузки фундамента в середине рассматриваемого слоя, МПа; σz.g — давление от собственного веса толщи грунта от подошвы фундамента до середины рассматриваемого слоя, МПа; σz.ad —дополнительное давление, МПа, действующее в середине рассматриваемого слоя и возникающее вследствие влияния веса неувлажненной части массива, расположенной вне пределов площади замачивания:
σz.ad = kgγ(d + z),
где kg — коэффициент, принимаемый по табл. 10.9 в зависимости от отношения длины Lω замачиваемой площади к ее ширине Bω и относительной глубины расположения середины рассматриваемого слоя; γ — удельный вес набухающего грунта, кН/м 3 ; z — расстояние от подошвы фундамента до середины рассматриваемого слоя, см; d — глубина заложения подошвы фундамента от отметки планировки, см.
ТАБЛИЦА 10.9. ЗНАЧЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА kg
z + d  Bω | kg при отношении Lω/Bω | ||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | |
| 0,5 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 1 | 0,58 | 0,5 | 0,43 | 0,36 | 0,29 |
| 2 | 0,81 | 0,7 | 0,61 | 0,5 | 0,4 |
| 3 | 0,94 | 0,82 | 0,71 | 0,59 | 0,47 |
| 4 | 1,02 | 0,89 | 0,77 | 0,64 | 0,53 |
| 5 | 1,07 | 0,94 | 0,82 | 0,69 | 0,57 |
Пример 10.4. Рассчитать подъем фундамента размером 1×1 м под колонну здания размером в плане 12×24 м. Давление по подошве квадратного фундамента 0,2 МПа, глубина его заложения d = 1 м. Основанием фундаментов служат набухающие глины, залегающие слоем толщиной 10 м от поверхности и подстилаемые пылеватыми песками. Плотность глин 2 т/м 3 , давление набухания по лабораторным испытаниям psω = 0,29 МПа. В процессе эксплуатации возможно увлажнение грунта водой в пределах всего здания; отношение сторон замачиваемой площади Lω/Bω = 24/12 = 2.
Решение. Разбиваем основание ниже подошвы фундамента на 10 слоев толщиной 1 м и определяем суммарное давление, действующее в середине каждого слоя при набухании грунта. Для первого слоя, примыкающего к подошве фундамента, найдем значение коэффициента kg : середина этого слоя расположена на глубине z + d = 0,5 + 1 = 1,5 м; тогда при ( z + d )/ Bω = 1,5/12 = 0,12 значение kg = 0. Для этого слоя давление от фундамента σz.p = рα = 2·0,7 = 0,14 МПа, a pz.g = γz = 2·0,5 = 0,1 МПа.
В табл. 10.10 приведены величины, используемые при определении σz.tot , а также коэффициент ksω , находимый для каждого слоя грунта.
На глубине 9,5 м от подошвы фундамента суммарное давление больше давления набухания грунта, поэтому толщину зоны набухания принимаем равной 10 м от подошвы фундамента.
Для определения зависимости εsω = f(p) были испытаны в компрессионных приборах шесть образцов. Эти образцы замачивались под нагрузкой 0,007 (вес штампа прибора); 0,05; 0,1; 0,2; 0,3; 0,4 МПа.
Значения относительного набухания для характерных давлений следующие:
| р , МПа | 0,07 | 0,08 | 0,096 | 0,11 | 0,15 | 0,18 | 0,226 | 0,27 |
| εsω , % | 3,2 | 3 | 2,4 | 2 | 1,8 | 1,7 | 1,3 | 1 |
Подъем фундамента определяем по формуле
100(1,8 · 0,72 + 3,2 · 0,82 + 3,3 · 0,8 + 3 · 0,79 + 2,4 · 0,78 + 2 · 0,75 + 1,81 · 0,72 + 1,7 · 0,69 + 1,3 · 0,66 + 1 · 0,62)0,01 = 16 см,
где 0,01 — коэффициент, учитывающий переход значений εsω в % к значениям в долях единицы.
Пример 10.5. Рассчитать подъем ленточного фундамента под внутреннюю несущую стену здания при экранировании поверхности набухающего грунта. Здание имеет размер в плане 12×24 м. Ширина подошвы ленточного фундамента 1,5 м, давление по подошве 0,15 МПа, глубина заложения d = 1,5 м. Основанием служат хвалынские набухающие глины, залегающие слоем толщиной 4 м и подстилаемые пылеватыми песками. Покровные отложения представлены суглинками плотностью 1,6 г/см 3 . Плотность хвалынских набухающих глин 1,8 г/см 3 , плотность частиц 2,77 г/см 3 , а коэффициент пористости 0,83. Уровень подземных вод находится на глубине z = 10 м от подошвы ленточного фундамента. За счет экранирования поверхности увеличение влажности грунта возможно в пределах всего здания, и поэтому отношение Lω/Bω = 24/12 = 2, а значение коэффициента kg в пределах зоны увеличения влажности (0 ≤ z ≤ 4 м) в соответствии с табл. 10.9 равно нулю, так как при z = 4 м отношение (z + d)/Bω = (4 + 1,5)/12 = 0,5.
Решение. Разбиваем основание ниже подошвы фундамента на слои толщиной 0,5 м и определяем суммарные давления, действующие в середине каждого слоя при набухании грунта за счет экранирования поверхности.
Для определения значений равновесной влажности слоя ωeq для заданных значений уровня грунтовых вод и суммарного давления необходимо располагать зависимостью ωsω = f(p) . Для хвалынских глин эта зависимость по экспериментальным данным аппроксимируется в виде:
= 6,54 + 3,04 lg (0,4 – ω ) при 0,34 < ω < 0,4;
= 1,8 + 16,81(0,4 – ω ) при ω < 0,34.
Для удобства эти зависимости следует представить графически в координатах (, ω ),
В табл. 10.11 приведены величины, используемые при определении hsω . Величину подъема ленточного фундамента определяем по формуле (10.63), в которой значения εsω принимаются по формуле (10.65). Тогда для приведенных в табл. 10.11 значений ω0 , ksω , найденных для восьми слоев грунта общей мощностью H = 4 м, и при постоянных значениях коэффициента пористости е0 = 0,83 и hi = 0,50 м получим:
50(0,103 · 0,69 + 0,033 · 0,70 + 0,024 · 0,72 + 0,027 · 0,73 + 0,006 · 0,74 + 0,017 · 0,74 + 0,0125 · 0,75 + 0,0105 · 0,75) = 9 см.
Читайте также: