Прочность подстилающего слоя обеспечена.

Вариант 3. Фундамент на искусственно улучшенном основании

1. Выбор материала для подушки

Для материала подушки по табл. 1 и 3 прил. 3 [2] выбираем галечниковый грунт с пылевато-глинистым заполнителем при показателе текучести  I_L £ 0,5 со средней плотностью его сложения в теле подушки кН/м3, коэффициентом пористости е =0,45 сцеплением , углом внутреннего трения , модулем деформации Е =50 МПа.

Влажность грунта подушки принимаем такой же как и влажность песка залегающего в пределах строительной площадки W = 18 % (см. табл. 1.1).

Удельный вес твердых частиц грунта подушки

 кН/м3.

Объем пор

.

Удельный вес грунта подушки (для расчета по деформациям)

 кН/м3.

Удельный вес грунта подушки с учетом взвешивающего действия воды

 кН/м3.

2. Определение глубины заложения фундамента

Определение глубины заложения подошвы фундамента определяется подобно тому, как это делается для фундамента, возводимого на естественном основании с учетом того, что материал подушки не обладает пучинистыми свойствами.

Принимаем глубину заложения подошвы фундамента м.

 

3. Установление расчетного сопротивления грунта подушки

В соответствии с крупностью выбранного материала для гравийной подушки и назначенной плотностью по табл. 3 прил. 3 [2] устанавливаем расчетное сопротивление для  гравия, которое дается применительно к фундаменту, имеющему ширину м и глубину заложения м.

Для галечниковых (щебенистых) крупнообломочных грунтов с пылевато-глинистым заполнителем при показателе текучести I_L £ 0,5 расчетное сопротивление кПа.

 

4. Предварительное определение площади подошвы фундамента

и его размеров в плане

 м2;

;

м;

                                                   м.

5. Определение расчетного сопротивления грунта подушки

Так как м, то согласно п. 3 прил. 3 [2]

 кПа,

где k ₁ – коэффициент, принимаемый для оснований, сложенных крупнообломочными и песчаными грунтами, кроме пылеватых песков, k ₁ = 0,125, пылеватыми песками, супесями, суглинками и глинами k ₁ = 0,05.

 

6. Конструирование фундамента на искусственном основании

Рис. 3.9. Конструкция фундамента на искусственном основании

 

Собственный вес фундамента          

 кН,

где объем фундамента, м3;  кН/м3 – удельный вес железобетона, кН/м3.

Вес грунта, находящегося на ступенях фундамента

 кН,

где объем грунта находящегося на ступенях фундамента, м3; удельный вес грунта, находящегося на ступенях фундамента, кН/м3.

7. Определение среднего давления по подошве фундамента

  кПа =427,3 кПа,

Недогрузка фундамента

.

Вертикальное напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента

кПа.

Дополнительное вертикальное давление на уровне подошвы фундамента

420,1–27,5=392,6 кПа.

 

8. Проверка напряжений на кровле слабого подстилающего слоя

 

Зададимся толщиной висячей подушки м и проверим условие

,

которое должно соблюдаться на уровне низа подушки, т.е. выполним проверку напряже-ний на кровле слабого подстилающего слоя.

Вертикальное напряжение от собственного веса грунта на кровле слабого подстилающего слоя

 кПа,

где кН/м3 – удельный вес грунта подушки; кН/м3 – удельный вес грунта подушки с учетом взвешивающего действия воды.

 кПа,

где коэффициент, принимаемый по табл. 1 прил. 2 [2] в зависимости от формы подошвы фундамента, соотношения сторон прямоугольного фундамента  и относительной глубины

   .

Для установления  вычисляют площадь условного фундамента

 м2;

м;

Расчетное сопротивление грунта на кровле слабого подстилающего слоя на глубине м

где                              кН/м3;

кПа.

кПа <  кПа.

Недогрузка кровли подстилающего слоя

.

Прочность подстилающего слоя обеспечена.

 

9. Определение осадки фундамента на искусственном основании методом эквивалентного слоя

Конечная осадка фундамента

,

где мощность эквивалентного слоя грунта, м:

,

где коэффициент эквивалентного слоя, зависящий от коэффициента Пуассона , формы подошвы и жесткости фундамента (по табл. 7.2 [10]); b – ширина подошвы фундамента, м.

Величину среднего коэффициента относительной сжимаемости определяют в пределах сжимаемой толщи

,

где n – число слоев в пределах сжимаемой толщи H; мощность i –го слоя грунта, м;

коэффициент относительной сжимаемости грунта i – го слоя, кПа^-1; расстояние от нижней точки эквивалентной эпюры до середины   i –го слоя грунта, м.

Мощность эквивалентного слоя грунта

м,

где для супеси с коэффициентом Пуассона  и при .   

Сжимаемая толща

м.

Коэффициент относительной сжимаемости грунта подушки (гальки с )

 МПа^-1  кПа^-1,

где

.

Средний коэффициент относительной сжимаемости в пределах сжимаемой толщи

кПа^-1.

 

Рис. 3.10. Расчетная схема для определения осадки фундамента методом эквивалентного слоя

 

Конечная осадка

м = 28 мм < мм.

Осадка фундамента на искусственном основании не превышает предельной величины установленной для промышленных зданий со стальным каркасом в прил. 4 [2].

 

10. Расчет материала фундамента на прочность

 

10.1. Проверка прочности нижней ступени фундамента против продавливания

Средний периметр пирамиды продавливания

м;

Расчетная продавливающая сила

кН,

где

кПа.

Так как кН кН, то прочность против продавливания обеспечена.

10.2. Проверка прочности обреза фундамента на местное сжатие сводится к удовлетворению условия

,

где

 кН;

;

.

Ширина нижней части колонны превышает 1,0 м, поэтому проектируем базу раздельного типа.

Назначим площадь базы колонны и проверим прочность бетона на местное сжатие

 м2.

 м2;

;

МПа,

Так как кН < кН, то прочность обреза фундамента на локальное сжатие обеспечена.

10.3. Расчет прочности нижней ступени фундамента по наклонному сечению

Расчет на поперечную силу выполняют только для сильно вытянутых фундаментов при соотношении размеров подошвы .

Произведем расчет из методических соображений.

,

при этом ;

.

Расчетная поперечная сила

кН,

длина проекции рассматриваемого наклонного сечения;

вылет нижней ступени фундамента.

Проверка прочности нижней ступени фундамента по наклонному сечению

 

 кН,

кH  кН кН.

Так как , то прочность по наклонному сечению обеспечена.

9. Определение стоимости работ по устройству фундамента на естественном основании

Для супеси при глубине выемки до 3 м допускается крутизна откоса (отношение его высоты к заложению) равная 1: 0,67 (согласно табл. 4 СНиП III–4–80*).

Рис. 3.11. Схема для определения объема работ

Ширина подушки

 м;

длина подушки

 м,

где угол распределения давления в теле подушки. Устойчивость подушки в слабом грунте обеспечивается при . Чем больше различие в деформационных и прочностных свойствах слабого грунта и материала подушки, тем больше должен быть угол .

Объем призматической выемки

м3,

где площадь дна котлована, м2; площадь котлована поверху, м2.

Объем подушки

 м3,

где площадь подушки понизу (равна площади дна котлована), м2;  площадь подушки поверху, м2;

 м2.

Таблица 3.5

№ п/п	Вид работы	Единицы измерения	Количество	Стоимость работ, руб.
				единичная	общая
1	Отрывка грунта без крепления откосов	м3	87,1	3,6×1,07×1,25	419,5
2	Монолитный фундамент под колонну	м3	4,04	31,1	125,7
3	Устройство галечниковой подушки	м3	66,5	11,2	744,8
	Итого				1290,0

Примечание: Поправочный коэффициент 1,07 в единичной стоимости работ по отрывке грунта (п/п 1) учитывает тот факт, что ширина выемки более 1,0 м; поправочный коэффи-циент 1,25 – учитывает, что объем разрабатываемого мокрого грунта не превышает 50% от общего объема земляных работ.