Приложение IV

Пример расчета осадки фундамента.

Определить методом элементарного суммирования, осадку фундамента под колонну каркаса здания. Ширина фундамента b =1,8 м, длина l =1,8 м, глубина зало­жения d=0,9 м. Среднее давление под подошвой фундамента p_cp =0,352 МПа. Грунтовые условия строительной площадки приве­дены в таблице IV.1.

Таблица IV.1.

Решение. Воспользовавшись данными табл. IV.2, определяем удельный вес грунтов первого и третьего слоев, залега­ющих в основании фундамента: γ₁= ρg = 2000·10=0,02 МН/м³, γ₃ = 2000·10=0,02 МН/м³.

Удельный вес песка первого слоя и суглинка второго слоя с учетом взвешивающего действия воды найдем по формуле:

;

МН/м³;

МН/м³;

Грунт третьего слоя представляет собой глину полутвердую, ко­торая является водоупорным слоем, поэтому в ней взвешивающее действие воды проявляться не будет. Определим ординаты эпюры вертикальных напряжений от действия собственного веса грунта по формуле и вспомогательной эпюры 0,2 :

на поверхности земли:

= 0; 0,2 = 0;

на уровне подошвы фундамента:

σ_zg0 = 0,02·0,9 = 0,018 МПа; 0,2 σ_zg0 = 0,004 МПа;

в первом слое на уровне грунтовых вод:

σ_zg1 = 0,02·2,9 = 0,058 МПа; 0,2 σ_zg1 = 0,012 МПа;

на контакте первого и второго слоев с учетом взвешивающего действия воды:

σ_zg2 = 0,058 + 0,01·1=0,068 МПа; σ_zg2 = 0,014 МПа;

на подошве суглинка с учетом взвешивающего действия воды:

σ_zg3 = 0,068+ 0,0094·4,3 = 0,108 МПа; 0,2 σ_zg2 = 0,022 МПа.

Ниже слоя суглинка залегает глина в полутвердом состоянии, являющаяся водоупорным слоем, поэтому к вертикальному напря­жению на кровлю глины добавятся:

гидростатическое давление столба воды, находящегося над гли­ной

σ_гидр = 0,01·5,3 = 0,053 МПа;

полное давление на кровлю глины:

σ_zg4= 0,053 + 0,108 = 0,161 МПа; 0,2 σ_zg4 = 0,032 МПа;

давление на подошве третьего слоя:

σ_zg5 = 0,161 +0,02·3,3 = 0,228 МПа; 0,2 σ_zg5 = 0,045 МПа.

Полученные значения ординат природного напряжения и вспо­могательной эпюры перенесем на геологический разрез (рис. IV.1).

Рис. IV.1

1 — песок средней плотности (γ₁=0,02 МН/м³, h₁ =3,9 м, E₁ =25 МПа); 2 — су­глинок тугопластичный (γ₂=0.0094 МН/м³, h₂ =4,3 м, E₂ =12 МПа); 3 — глина полутвердая (γ₃=0,02 МН/м³, h₃=3,3 м, E ₃=20,5 МПа)

Найдем дополнительное давление по подошве фундамента:

Р_д = 0,352 — 0,018 = 0,334 МПа.

Соотношение n=l/b— 1,8/1,8= 1, Чтобы избежать интерполяции по табл. 1.16(Приложение I), зададимся соотношением m = 0,4, тогда высота элемен­тарного слоя грунта h_i = 0,4·1,8/2 = 0,36 м.

Условие h_i = 0,36<0,4 b = 0,72 м удовлетворяется.

Построим эпюру дополнительных напряжений (см. рис. IV.1) от внешней нагрузки в толще основания рассчитываемого фундамента, используя формулу σ_zp=αρ_дg и данные табл. 1.16 (Приложение 1). Вычисления предста­вим в табличной форме (табл. IV.2).

Таблица IV.2

Нижнюю границу сжимаемой толщи находим по точке пересе­чения вспомогательной эпюры с эпюрой дополнительного напряже­ния (см. рис. IV.1). По этому же рисунку определяем, что мощность сжимаемой толщи H =5,76 м.

Вычислим осадку фундамента, пре­небрегая различием значений модуля общей деформации на границе слоев грунта, приняв во внимание, что данное предположение не­значительно скажется на результатах расчета:

По табл. 1.17(Приложение IV) для здания данного типа находим предельно до­пустимую осадку

s_u=10 см.

В нашем случае s =2,3< s_u = 10 см. Следовательно, расчет осад­ки фундамента соответствует расчету по второй группе предельных состояний.