Напряжения под подошвой фундамента

Расчет преследует цель определить среднее. Максимальное и минимальное напряжение под подошвой фундамента и сравнить их с расчётным сопротивлением грунта.

Где Р, Р_max и Р_min— соответственно среднее, максимальное и минимальное давление подошвы фундамента на основание;

N₁— расчётная вертикальная нагрузка на основание с учетом гидростатического давления, если оно имеет место;

M₁— расчётный момент относительно оси, проходящей через центр тяжести подошвы фундамента;

А – площадь подошвы;

W – момент сопротивления по подошве фундамента;

y_с— коэффициент условий работы принимаем 1,2;

y_n— коэффициент надежности по назначению сооружения, принимаем равным 1,4;

W= где

l- длина подошвы фундамента

b- ширина подошвы фундамента

R- расчётное сопротивление грунта под подошвой фундамента

Расчётная вертикальная нагрузка на основание определяется по формуле:

Где p_ф и р_г— нагрузки от веса фундамента и грунта на его уступах, мН;

р_в— нагрузка от веса воды, действующей на уступы фундамента (учитывается, если фундамент врезан в водонепроницаемый грунт), мН;

p_п— вес пролётного строения, мН;

р_к— ила, действующая от временной вертикальной подвижной нагрузки, мН;

Момент сопротивления по подошве фундамента будет равна:

W= W=

Расчётный момент относительно оси, проходящей через центр тяжести подошвы фундамента, будет равен:

Теперь проверим, выполняется ли условие напряжений под подошвой фундамента:

Р=

Р_max=

P_min=

Р=

Р_max=

P_min=

Р= — выполняется

Р_max= — выполняется

P_min= — выполняется

Все три условия прочности напряжений под подошвой фундамента выполняются, следовательно, расчёт произведен правильно.

3.5 Расчёт осадки фундамента

,где

— безразмерный коэффициент, равный 0,8;

G_zpi-среднее вертикальное (дополнительное) напряжение в i-м слое грунта;

h_i и E_i-соответственно толщина и модуль деформации i-м слое грунта:

n – число слоев, на которое разбита сжимаемая толща основания.

Техника расчёта сводится к следующему:

1. Сжимаемую толщину грунтов, расположенную ниже подошвы фундамента, разбивают на элементарные слой толщиной h_i , где b – ширина подошвы фундамента=5,44 м. толщина слоя принимается h_i=2,0м.

Границы элементарных слоев должны совпадать с границами слоев грунтов и уровнем подземных вод.

Глубина разбивки должна быть примерно 3* b=3*5,44=16,3м

Разбиваем на 10 слоев. Данные расчёта заносятся в таблицу 2.

2. Определяем значения вертикальных напряжений от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента и на границе каждого подслоя

— вертикальное напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента

,

Где К_к— геостатический коэффициент бокового давлении, равен 1;

у – удельный вес грунта ниже уровня грунтовых вод (определяется с учетом взвешивающего действия воды) у_sb=10 кН/м 2

Отсюда: кПа

z_i— расстояние от подошвы расчётного слоя до подошвы фундамента;

у_i— удельный вес грунтов i-го слоя. Удельный вес грунтов залегающих ниже уровня грунтовых вод или ниже воды в реке, но выше водоупора, должен определяться с учётом взвешивающего действия воды: В водоупоре напряжение от собственного веса грунта в любом горизонтальном сечении без учёта взвешивающего действия воды.

Определяем значения вертикальных напряжений от собственного веса грунта на границе каждого подслоя ( данные заносим в табл.). По результатам расчёта строим эпюру вертикальных напряжений от собственного веса грунта.

3. Определяем дополнительное к природному вертикальное напряжение под подошвой фундамента по формуле:

, Где

Р- среднее давление на грунт от нормативных постоянных нагрузок

Р= , где

A – площадь подошвы фундамента,

N₁₁— расчетная вертикальная сила

р_n-вес пролетного строения;

р_г— нагрузка от веса грунта на его уступах;

р_в— нагрузка от веса воды, действующей на уступы фундамента (учитывается если фундамент резан водонепроницаемый грунт)

N₁₁=4,3+1,49+5,6=11,39*10 3 =11390кН

Р= кН/м 2

кН/м 2

Значение ординат эпюры распределения дополнительных вертикальных напряжений в грунте вычисляем по формуле:

, где

— коэффициент, принимаемый из таблицы в зависимости от формы подошвы фундамента.

Соотношение сторон прямоугольного фундамента

и относительной глубины, равной

Находим по таблице коэффициент , вычисляем значения ординат эпюры распределения дополнительных вертикальных напряжений в грунте.

Расч. слой	№ слоя	Толщина слоя, h, м	zi, м	кПа	γi, кН/м 3		0.2	2z/b				Е1	Si
кПа	кПа
глина	2,8	10,0	7,0	142,38	137,19	13.000	0,057
глина	1,5	1,5	10,0	0.60	0,927	132,0	114,63	20.000	0,025
2,0	3,5	10,0	1,29	0,683	97,25	85,43	0,013
2.0	5,5	10,0	2,02	0,517	73,61	62,93	0,009
2.0	7,5	10,0	2,78	0,367	52,25	50,33	0,003
Песок мелкий	0,9	8,4	10,0	23,8	3,09	0,340	48,41	40,65	37.000	0,002
2,0	10,4	10.0	27,8	3,82	0,231	32,90	29,48	0,002
2,0	12,4	10,0	31,8	4,56	0,183	26,06	24,14	0,002
2,0	14,4	10.0	35,8	5,30	0,156	22,21	20,43	0,001
0.6	15,0	10,0	37,0	5,52	0,138	19,65	Итого:	0,114

4.Определяют нижнюю границу сжимаемой толщи (В.С). Она находится на горизонтальной плоскости, где соблюдается условие:

5.Определяем осадку каждого слоя основания по формуле:

Определим среднее значение дополнительного вертикального нормального напряжения в i-м слое грунта по вертикальной оси, проходящей через центр подошвы фундамента:

Осадка основания фундамента получается суммированием величины осадки каждого слоя. Она не должна превышать предельно допустимой осадки сооружения, определяемой по формуле:

S_u=1,5*

Где l_p – длина меньшего примыкающего к опоре пролета (исх.данные=44м)

0,057+0,025+0,013+0,009+0,003+0,002+0,002+0,002+0,001=0,114

0,114 — условие выполняется

Условия проверки напряжений под подошвой фундамента зависят от степени внецентренности загружения фундамента.

4.4.1. Центрально нагруженный фундамент

Рис. 14 — К проверке напряжений под подошвой центрально нагруженного фундамента

Требуется выполнение неравенства:

где p_ср— среднее давление по подошве фундамента, определяемое по формуле, (18)

где А – площадь подошвы фундамента или расчетный участок, м 2 , определяемый для фундамента: с квадратной подошвой как А = b 2 ; с прямоугольной подошвой –А = b·l; ленточного –А = b·1.

4.4.2. Внецентренно нагруженный фундамент

Требуется выполнение трех неравенств одновременно:

Рис. 15 — К проверке напряжений под подошвой внецентренно нагруженного фундамента

Максимальное краевое напряжение под подошвой фундамента (при наличии одного момента М_Х ) рассчитываем по формуле

. (22)

Момент сопротивления сечения по подошве фундамента W_х равен:

для фундамента с квадратной подошвой —

;

для фундамента с прямоугольной подошвой —

;

для ленточного фундамента —

.

Минимальное краевое напряжение на подошве фундамента

. (23)

При удовлетворении условий проверки (19-21) переходим к расчету осадок фундаментов. В противном случае увеличиваем площадь подошвы фундамента и повторяем проверочные расчеты.

4.5. Расчет осадки фундамента

Расчет осадки фундамента проводим в соответствии с требованиями СНиП 2.02.01-83 методом послойного суммирования.

Результаты расчета представляются в табличной форме.

Z_i – расстояние от подошвы фундамента до нижней границы каждого элементарного слоя грунта, м.

.

дополнительное давление по подошве каждого элементарного слоя

. (24)

дополнительное давление непосредственно под подошвой фундамента

, (25)

где p_ср– величина среднего давления под подошвой фундамента, принимаемая по формуле (18); — напряжение от собственного веса грунта под подошвой фундамента. (26)

Коэффициент a_i определяем согласно данным табл. 55 [6], или по табл.17.

Таблица. 17 — Коэффициент для расчета осадки фундаментов

Напряжение от собственного веса грунта для каждого элементарного слоя

. (27)

Нижний предел, до которого выполняется расчёт, называется нижней границей сжимаемой толщи. Нижняя граница сжимаемой толщи может быть определена любым из двух способов: первым – аналитическим, т.е. при приблизительном выполнении равенства , приЕ5 МПаили, приЕ5 МПа; а вторым – графическим, где пересекутся эпюры дополнительного давления и уменьшенная в пять или десять раз соответственно, плюс зеркально перенесённая вправо эпюра природного давления.

Среднее значение напряжения для каждого элементарного слоя

. (28)

Осадка элементарного слоя

, (29)

где β = 0,8; Е – модуль деформации грунта рассматриваемого элементарного слоя.

Общая осадка основания, равная осадке фундамента

, (30)

где n – количество элементарных слоев грунта задействованных в расчёте осадки фундамента.

Пример оформления расчёта осадки фундамента приведен в табл. 18.

Таблица 18 — Расчет осадки фундамента ФМ – 1

_,

При расчете осадки фундамента следует выполнять проверки по абсолютным и относительным деформациям.

Проверка по абсолютным деформациям состоит в выполнении условия

где S_max, и S_{max, u} – максимальные величины осадки фундамента — расчётная и предельная допустимая, определяемая в зависимости от типа и конструктивных особенностей здания по табл. 72 [6], или по табл. 19.

Далее следует выполнить расчет относительных деформаций для двух рядом расположенных фундаментов, связанных общими надземными конструктивными элементами (ригели, балки, фермы, плиты перекрытий, стены).

Расчёт состоит в проверке выполнения неравенства (32). Данные для расчёта принимать в зависимости от сравниваемых типов фундаментов согласно рис. 16 или рис. 17.

, (32)

гдеS_max,1 и S_max2 — максимальные величины осадки двух рядом расположенных фундаментов ФМ-1 и ФМ-2;L– расстояние между осями этих фундаментов;– предельно допустимая относительная неравномерность осадок фундаментов, определяемая по табл.72 [6] или табл.19.

ис. 16 — К расчету относительной неравномерности осадок двух отдельных столбчатых фундаментов

Таблица 19 — Предельные деформации основания

Определим среднее, максимальные и минимальные напряжения под подошвой фундамента и сравниваем их с расчетным сопротивлением грунта:

P = N_I/A ≤ R/γ_п;

где: P, P_max , P_min— среднее максимальное и минимальное давление подошвы фундамента на основание;

N_I – расчетная вертикальная нагрузка на основание с учетом гидростатического давления, Мн;

M_I – расчетный момент относительно оси проходящей через центр тяжести подошвы фундамента, м 2 ;

W- момент сопротивления по подошве фундамнта,м 3 ;

А- площадь подошвы фундамента, м 2 ;

W = ℓ*b 2 /6 = 14*6 2 /6 = 90 м 3 ;

R- расчетное сопротивление грунта под подошвой фундамента, МПА;

γ_с = 1,2- коэффициент условий работ;

γ_п = 1,4 – коэффициент надежности по назначению сооружения.

где: Р_ф, Р_г – нагрузка от веса фундамента и грунта на его уступах с учетом взвешивающего действия воды;

Р_в – нагрузка от веса воды;

h_ф – высота конструкции фундамента, h_ср = 3,6 м;

P = N_I/A ≤ R/γ_г; Р= 20,718/90≤0,397/1,4; P = 0,230 ≤ 0,284;

Принимаем размеры фундамента

b = 6 м, ℓ= 15 м, h_ф = 3,6 м,d_п = 4 м,

рис.1 Эскиз фундамента

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Сдача сессии и защита диплома — страшная бессонница, которая потом кажется страшным сном. 8815 — | 7172 — или читать все.

91.146.8.87 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)
очень нужно