Проектирование фундамента мелкого заложения на естественном основании

Уфа 2014

 

Учебно-методическое пособие предназначено для студентов профиля 270800 «Автомобильные дороги и аэродромы» по направле-

 

нию «Строительство» всех форм обучения.

 

Учебно-методическое пособие посвящено вопросам проектирования фундаментов мелкого заложения и свайных на основе оценки инженерно-геологических условий строительной площадки и разработано для выполнения курсового проекта «Фундамент опоры моста», который выполняется студен-тами в процессе изучения дисциплины «Основания и фундаменты».

 

Учебно-методическое пособие может быть использовано в дипломном проектировании при расчете оснований и фундаментов.

 

Составители: Урманшина Н.Э. – доц., канд. техн. наук, Галимнурова О.В – доц., канд. техн. наук,

 

Рецензент Гареева Н.Б. – проф., докт. техн. наук,

 

 

Ó Уфимский государственный нефтяной технический университет, 2013

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Опора моста, как инженерное сооружение, состоит из надземной части и фундамента, расположенного ниже уровня воды в реке или поверхности земли. Основное назначение фундамента – передать массиву грунта (основанию) дав-ление от собственного веса сооружения и действующих на него нагрузок.

 

Фундаменты мостовых опор возводят в сложных гидрогеологических усло-виях, что обуславливает применение конструкций и способов устройства, как правило, во многом отличающихся от фундаментов промышленных зданий.

 

Задачи повышения экономической эффективности транспортного строи-тельства должны решаться в неразрывной связи с повышением качества и на-дежности фундаментов строящихся объектов.

 

Для проектирования фундаментов необходимо знать достоверные исходные данные, позволяющие выполнить расчет по несущей способности, устойчиво-сти и деформациям грунтов, на которые они опираются.

 

В рамках курсового проекта изучаются вопросы проектирования и сооруже-ния фундаментов мостов с целью обеспечения их требуемой надежности и дол-говечности при минимальных затратах материалов, труда и средств.

 

Для того чтобы для проектируемой опоры моста найти наиболее целесооб-разное и обоснование решение фундамента, необходимо комплексное рассмот-рение вопросов геологии строительной площадки, поведения грунта при на-грузке и способов производства работ по его возведению. В этой связи необхо-димо применять вариантное проектирование и принимать наиболее экономиче-ски целесообразное и конструктивно обоснованное решение фундамента опоры моста.

 

При выполнении курсового проекта рассматриваются 2 варианта фундамен-тов. Это, как правило, вариант фундамента мелкого заложения и свайный. Рас-чет вариантов фундаментов производится по двум группам предельных состоя-ний – по несущей способности и по деформациям.

 

ВАРИАНТЫ КУРСОВОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ

 

Вариант задания выдается в виде числа КГ, где:

 

К – номер данных о конструкции опоры и величинах нагрузок (см. приложение А, таблица А.1 и рисунок 1.1.); Г – номер инженерно-геологического разреза и данные о физико-механических

характеристиках грунтов (см. приложение А, таблица А.2).

 

 

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

 

2.1 ОЦЕНКА ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ ПЛОЩАДКИ СТРОИТЕЛЬСТВА

 

Для предварительной оценки пригодности грунтов как оснований сооруже-ний необходимо определить их физико-механические свойства и полное на-именование. Рекомендуется составить сводную ведомость физико-

 

механических свойств грунтов (таблица 2.1), в которую выписываются по каж-дому слою известные характеристики из исходных данных. При этом по нали-чию в характеристиках слоя грунта влажности на границе текучести W_L и влажности на границе раскатывания W_р грунт относится к глинистым, если же они отсутствуют – к песчаным.

 

При определении физико-механических характеристик грунтов следует помнить, что число пластичности I_p и показатель текучести I_L определяются для глинистых грунтов.

 

Таблица 2.1 – Cводная ведомость физико-механических свойств грунтов

Физико – механические

Формула

Слои грунта

характеристики

расчета

№ 1

№ 2

№ 3

Мощность слоя h, м

Удельный вес грунта γ

при естественной влаж-

γ= ρ g

ности, кН/м3

Удельный вес твердых

γs= ρs g

частиц γs, кН/м3

Естественная влажность

W, дол.ед.

Удельный вес сухого

g d

=

g

грунта γd, кН/м

+ W

Коэффициент

e =

g s

- 1

пористости е, д.е.

g d

Удельный вес грунта с

g sb

=

g

s

- g

w

учетом взвешивающего

1 + e

действия воды γsb, кН/м3

Степень влажности

S

=

g s × W

грунта Sг, д.е.

r

e × g w

Влажность на границе те-

кучести WL, д.е.

Влажность на границе

пластичности Wp, д.е.

Число пластичности

Ip= W L- W p

грунта Ip, д.е.

Показатель текучести IL,

IL= =

W - Wp

д.е.

I p

Коэффициент сжимаемо-

сти грунтов m0, Мпа-1

Коэффициент относи-				mo
тельной сжимаемости	mv	=
	+ е
грунта mv, МПа	-1
Коэффициент бокового
расширения m
Удельное сцепление с,
кПа
Угол внутреннего трения
j, град.
Модуль деформации
грунта Е0, МПа

Условное расчетное со-противление R₀, кПа

Примечание - Удельный вес воды-γ_ω=10кН/м³;ускорение свободного па-дения g=10 м/с².

Определение модуля линейной деформации грунта Е:

модуль деформации определяется по данным компрессионных испытаний

mv	=	b	Þ E =		b
E	mv,	(2.1)
где mn- коэффициент относительной сжимаемости.
	b =1-		2 m 2
	1- m ,	(2.2)

где μ – коэффициент бокового расширения

 

2.2 ЗАКЛЮЧЕНИЕ ПО ДАННЫМ ГЕОЛОГИЧЕСКОГО РАЗРЕЗА ПЛОЩАДКИ СТРОИТЕЛЬСТВА И ВЫБОР ВОЗМОЖНЫХ ВАРИАНТОВ ФУНДАМЕНТОВ

 

 

Полное наименование глинистого грунта определяется по числу пластично-сти I_p и показателю текучести I_L [1, таблица Б.16, Б.19]:

1 По числу пластичности I_p:

Супесь, если 0,01<I_p £ 0,07; суглинок, если 0,07<I_p £ 0,17; глина, если I_p>0,17.

2 По показателю текучести I_L: Супеси:

твердые I_L £ 0; пластичные 0< I_L £ 1,0; текучие I_L>1,0. Суглинки и глины:

 

твердые I_L<0; полутвердые 0 £ I_L £ 0,25; тугопластичные 0,25 < I_L £ 0,5; мягко-пластичные 0,5 < I_L £ 0,75; текучепластичные 0,75< I_L £ 1,0; текучие I_L>1,0.

 

Полное наименование песчаного грунта определяется:

 

1) по гранулометрическому составу (таблица 2.2) [1, таблица Б.9];

 

2) по плотности сложения (по коэффициенту пористости е) (таблица 2.3) [1, таблица Б.12];

 

3) по степени влажности в зависимости от значения коэффициента водонасы-щения S_r (таблица 2.4) [1, таблица Б.11];

 

Таблица 2.2 – Наименование песчаных грунтов по крупности

	Размер зерен,	Содержание зерен, час-
Разновидность грунтов	тиц,
частиц d,мм
	% по массе
ПЕСКИ:
гравелистый	> 2	>25
крупный	> 0,5	>50
средней крупности	>0,25	>50
мелкий	>0,10	≥75
пылеватый	>0,10	<75

 

П р и м е ч а н и е – Для установления наименования грунта последова-тельно суммируются проценты содержания частиц исследуемого грунта: снача-ла крупнее 1,0 мм, затем крупнее 0,5 мм и т.д. Наименование принимается по первому удовлетворяющему показателю в порядке расположения наименова-ний в таблице.

 

Таблица 2.3 – Наименование песчаных грунтов по плотности сложения

	Коэффициент пористости е
Разновидность	Пески гравели-
стые, крупные
песков	Пески мелкие	Пески пылеватые
и средней
	крупности
Плотный	≤0,55	≤ 0,60	≤ 0,60
Средней плотности	0,55<e≤0,70	0,60<e≤0,75	0,60<e≤0,80
Рыхлый	> 0,70	> 0,75	> 0,80
Таблица 2.4 – Наименование грунтов по коэффициенту водонасыщения Sr
Разновидность грунтов	Коэффициент водонасыщения Sr, д.е.
Малой степени водонасыщения	0< Sr ≤0,50
Средней степени водонасыщения	0,50< Sr ≤0,80
Водонасыщенные		0,80 < Sr ≤1,00

 

Условное расчетное сопротивление R₀ грунтов определяется по прило-жению 24, таблица 1,2 [2]. Величину условного расчетного сопротивления R₀ для твердых супесей, суглинков и глин (I_L<0) следует принимать: для супесей – не более 981 кПа; для суглинков – 1962 кПа; для глин – 2943 кПа.

 

Таким образом, каждому слою инженерно-геологической толщи дается наименование на основании определенных физико-механических характери-стик, получаемых лабораторным и расчетным путем. Например:

 

Слой № 2: песок крупный рыхлый насыщенный водой –толщина слоя4м.

 

Удельный вес γ = 18,2 кН/м³, угол внутреннего трения j= 19°, модуль дефор-мации Е=4,8 МПа; условное расчетное сопротивление R_о не нормируется [2, приложение 24, таблица 2]:

 

крупный – содержание частиц диаметром больше 0,5 мм больше 50% по массе [1, таблица Б.9];

 

рыхлый – e=0,875>0,75 [1, таблица Б.12];

насыщенный водой – S_r=0,87>0,8 [1, таблица Б.11];

очень сильно деформируемый – Е=4,8 ≤ 5 МПа [1, таблица В.4];

Слой № 3: глина полутв рдая – толщина слоя5м.Удельный весγ = 19,2

 

кН/м³, угол внутреннего трения j = 22°, удельное сцепление с=77 кПа, модуль деформации Е=28,91 МПа; условное расчетное сопротивление R_о=368,9 кПа [2, приложение 24, таблица 1]:

глина – I_p = 0,254 > 0,17 [1, таблица Б.16];

 

полутвердое состояние – 0 < I_L=0,224 < 0,25 [1, таблица Б.19]; среднедеформируемый – 10 < Е=28,91 ≤ 10 МПа [1, таблица В.4];

 

Заключение по данным геологического разреза: природный рельефплощадки спокойный с практически горизонтальным залеганием пластов грун-та. Отметка поверхности природного рельефа 215,3 м. 1 и 3 слои грунтов могут служить основанием для фундамента, т.к. обладают достаточной несущей спо-собностью. УПВ на отметке: 214,8 м.

 

Выбор возможных вариантов фундаментов: в качестве возможных ва-

риантов фундамента принимаем (:

l фундамент мелкого заложения;

l свайный фундамент на забивных призматических сваях;

l свайный фундамент на полых круглых сваях;

 

l буронабивные сваи.

 

2.3 СБОР НАГРУЗОК, ДЕЙСТВУЮЩИХ НА ФУНДАМЕНТ

 

При определении нагрузок, действующих на фундамент, следует руковод-ствоваться требованиями [2]. В соответствии с [2, п. 2.1*] установлено 18 видов постоянных и временных нагрузок, которые могут действовать на конструкции мостов и, следовательно, передаваться на опору. На рисунке 1.1 показаны сле-дующие основные нагрузки:

 

вертикальные нагрузки – масса пролетных строений Р_П, являющаяся суммарной равнодействующей сил

 

Р_П/2, соответствующих давлению от примыкающих к данной опоре двух про-летных строений; сила воздействия на опору Р_тр от временной подвижной вертикальной нагрузки,

 

являющаяся равнодействующей сил Р_тр/2, полученных от загрузки примыкаю-щих к опоре пролетов; масса опоры Р_о – собственная масса надфундаментной части опоры.

горизонтальная нагрузка –

 

горизонтальная составляющая Т силы воздействия на опору Р_тр от временной подвижной вертикальной нагрузки.

 

В курсовом проекте в целях уменьшения трудоемкости заданы только че-тыре вида нагрузок, что позволяет в основном усвоить методику расчетов осно-ваний и фундаментов на различные сочетания нагрузок.

 

тр	тр	тр	тр
n		n	n

 

 

Рисунок 2.1 – Опора моста с действующими нагрузками

 

Таблица 2.5 – Нагрузки, действующие на фундамент

Наименование нагрузки	Условное	Ед.	Выражение для	Кол-во
обозначение	изм.	определения
Масса пролетных строений	РП	кН	Таблица А.1
Сила воздействия от времен-	Ртр	кН	Таблица А.1
ной вертикальной подвижной
нагрузки
Горизонтальная сила	Т	кН	Таблица А.1
Вес опоры моста	Ро	кН

 

 

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ФУНДАМЕНТА МЕЛКОГО ЗАЛОЖЕНИЯ НА ЕСТЕСТВЕННОМ ОСНОВАНИИ

 

3.1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГЛУБИНЫ ЗАЛОЖЕНИЯ ПОДОШВЫ ФУНДАМЕНТА. ВЫБОР ОТМЕТКИ ОБРЕЗА ФУНДАМЕНТА

 

3.1.1 Определение глубины заложения подошвы фундамента

 

Глубина заложения фундаментов является одним из основных факторов, обеспечивающих необходимую несущую способность и деформации основа-ния, не превышающие предельных при условии нормальной эксплуатации.

Глубина заложения подошвы фундаментов должна определяться с уч том

[3, п. 2.25]:

l назначения и конструктивных особенностей проектируемого сооружения;

 

l величины и характера нагрузок, воздействующих на основание;

 

l инженерно-геологических условий площадки строительства (физико-механических свойств грунтов, характера напластований);

 

l гидрогеологических условий площадки и возможных их изменений в про-цессе строительства и эксплуатации сооружений;

 

l глубины сезонного промерзания грунтов.

 

При выборе глубины заложения фундаментов рекомендуется предусмат-ривать заглубление в несущий слой грунта не менее чем на 0,5 м, учитывая возможность наклонного расположения сло в.

 

Нормативная глубина сезонного промерзания грунта d_fn [3, п. 2.26], если она принимается равной средней из ежегодных максимальных глубин сезонно-го промерзания грунтов под открытой, оголенной от снега поверхностью гори-зонтальной площадки. При отсутствии данных многолетних наблюдений нор-мативную глубину сезонного промерзания определяют на основе теплотехни-ческих расчетов. Для районов, где глубина промерзания менее 2,5 метра, нор-мативную глубину сезонного промерзания определяется по формуле

 

d fn = do М t,	(3.1)

где М_t – коэффициент, численно равный сумме абсолютных значений средне-месячных отрицательных температур за зиму в данном климатическом рай-

 

оне; d₀ – глубина промерзания (см), зависящая от вида грунта, принимается равной: для суглинков и глин 23 см; супесей, песков мелких и пылеватых - 28 см; песков гравелистых, крупных и средней крупности – 30 см; крупнообломоч-ных грунтов – 34 см.

 

При строительстве на суходоле минимальная глубина заложения подош-вы фундамента d_min=d_fn+0,25 м, но не менее 1 м. При возможности размыва грунта фундаменты мостовых опор должны быть заглублены не менее чем на 2,5 м от дна водотока после его размыва расч тным паводком.

 

Глубина заложения подошвы фундамента окончательно назначается при определении площади подошвы и проверке напряжений под подошвой фунда-мента.

 

Нормативную глубину сезонного промерзания также можно определить по схематической карте, где даны изолинии нормативных глубин промерзания для суглинков, т.е. при d₀ = 0,23 м.

 

Расчетная глубина сезонного промерзания грунта определяется по фор-

 

муле

 

(3.2)

 

где k_h – коэффициент, учитывающий влияние теплового режима сооружения и принимаемый для отапливаемых зданий в зависимости от конструкций по-лов и температуры внутри помещений, а для наружных и внутренних фунда-ментов, неотапливаемых зданий k_h = 1.1.

 

В скальных, крупнообломочных с песчаным заполнителем грунтах, пес-ках гравелистых, крупных и средней крупности глубина заложения фундамен-тов не зависит от глубины сезонного промерзания грунтов, так как в этих грун-тах при замерзании не возникает сил морозного пучения.

 

Фундаменты будут испытывать деформации подъема при следующих усло-виях:

 

а) если фундамент заложен выше расчетной глубины сезонного промерзания в глинистом грунте текучей консистенции и пылеватом водонасыщенном песке, а расстояние между подошвой фундамента и уровнем грунтовой воды менее двух метров; б) если касательные силы морозного пучения, возникающие на боковой по-

 

верхности фундамента, будут больше нагрузок от веса фундамента и надзем-ных конструкций.

 

 

3.1.2 Выбор отметки обреза фундамента

 

Для фундамента опоры моста отметку плоскости обреза назначают обыч-но на 0,5 м ниже горизонта самых низких вод (в курсовой работе ниже горизон-та меженных вод^* ГМВ). На реках со значительным ледоходом отметку обреза

 

 

^* Межень - ежегодно повторяющееся сезонное состояние низких (меженных) уровней воды в реках. В умеренных и высоких широтах различают летнюю и зимнюю межень.

 

фундаментов принимают ниже горизонта низкого ледохода с уч том толщины льда.

 

Обрез фундамента на суходоле назначают ниже на 10-15 см глубины раз-мыва поверхности грунта у опоры.

 

3.2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЛОЩАДИ ПОДОШВЫ ФУНДАМЕНТА И РАСЧЕТНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ОСНОВАНИЯ

 

Размеры обреза фундамента в плане принимают больше размеров над-фундаментной части опоры на величину с = 0,15-0,30 м в каждую сторону для компенсации возможных отклонений положения и размеров фундамента при разбивке и производстве работ (см. рис. 1.1).

 

Минимальная площадь подошвы фундамента рассчитывается по формуле
Amin =(L + 2c)×(B + 2c),	(3.3)

 

где L и В – ширина и длина надфундаментной части опоры в плоскости обреза фундамента, принимается по заданию.

 

Требуемая минимальная площадь подошвы фундамента в первом при-ближении может быть определена по формуле (3.3). При значительной верти-кальной и горизонтальной полезной нагрузке площадь фундаментов рекомен-дуется назначить больше минимальной.

Далее по формуле (1) приложения 24 [2] определяется расч тное сопро-

тивление грунта основания (кПа) при ширине подошвы фундамента b= (B + 2c)

R = 1.7 { R₀ [ 1 + k₁ (b - 2)]+ k₂g (d - 3)}, (3.4)

 

где R₀ – условное сопротивление грунта, кПа; b – ширина подошвы фундамен-та, м; при b>6 м принимается b = 6 м; d – глубина заложения фундамента, м; принимается от поверхности грунта (на суходоле) или дна водотока после размыва (в русле реки) до подошвы фундамента; g - осредненное по слоям рас-ч тное значение удельного веса грунта, расположенного выше подошвы фун-дамента, вычисленное без уч та взвешивающего действия воды, кН/м³, по формуле

 

g =	å gi hi	,	(3.5)
å hi

 

где g _i - удельный вес отдельных сло в грунта, лежащих выше подошвы фун-

дамента, кН/м³; h_i – толщина отдельных сло в грунта выше подошвы фунда-мента, м; k₁ и k₂ – коэффициенты, принимаемые по таблице 4, прил. 24 [2].

 

Если основание в постоянном водотоке сложено глинами или суглинка-ми, то значение R может быть увеличено в пределах водотока на 14,7d_w, кПа,

где d_w - высота столба воды, м, от УМВ до дна водотока после размыва.

 

3.3 ПРОВЕРКА ПРИНЯТЫХ РАЗМЕРОВ ПОДОШВЫ ФУНДАМЕНТА

 

Расч т преследует цель определить средние, максимальные и минималь-ные давления под подошвой фундамента и сравнить их с расч тным сопротив-лением грунта:

p =

N I

£

g c

R

,

(3.6)

A

g

ср

n

pmax =

N I

+

M I

£

g c R

,

(3.7)

A

W

g n

pmin =

N I

-

M I

³ 0,

(3.8)

A

W

где p_ср, p_max и p_min – соответственно среднее, максимальное и минимальное дав-ления подошвы фундамента на основание, МПа; N – расч тная вертикальная нагрузка на основание с уч том гидростатического давления воды, если оно имеется, МН; M – расч тный момент относительно оси, проходящей через центр тяжести подошвы фундамента, МН×м; g _с = 1,0 - коэффициент условий

 

работы (для нескальных оснований [2, п.7.8*]); g _n = 1,4 - коэффициент на-д жности по назначению сооружения; А – площадь подошвы, м²; W- момент сопротивления по подошве фундамента, м³;

 

W =	bl	2	,	(3.9)
6

 

где l - длина подошвы фундамента, м; b – ширина подошвы фундамента, м; R – расч тное сопротивление грунта под подошвой фундамента, МПа.

 

Определяем нормальную N и моментную нагрузки М, действующие на основание

N = 1,2(Ро+РП+Рф+Рв+Рг)+ 1.13×Ртр,	(3.10)
M = 1,2T(Н+hф),	(3.11)

 

где Р_ф и Р_г – соответственно нагрузки от веса фундамента и грунта на его уступах (с уч том взвешивающего действия воды, при УПВ выше подошвы фундамента), МН; Р_в – нагрузка от веса воды, действующей на уступы фун-дамента (учитывается, если фундамент врезан в водонепроницаемый грунт), МН; Н – высота опоры моста, м; h_ф – высота конструкции фундамента, м.

Расч тные величины Р_о, Р_П, Р_тр, Т даны в таблице 2.5.

 

Если условия 3.6 ¸ 3.8 не удовлетворяются, следует увеличить размеры подошвы фундамента и/или глубину заложения подошвы и пут м повторных расчетов добиться выполнения условий.

 

 

3.4 РАСЧЁТ ОСНОВАНИЯ ФУНДАМЕНТА ПО ДЕФОРМАЦИЯМ

 

 

Далее размеры фундамента проверяются расч том основания по деформаци-ям: определяется величина осадки и крена фундамента по приложению 2 [3].

 

3.4.1 Расчет деформаций оснований

 

Различные по величине осадки соседних опор не должны вызывать появле-ния в продольном профиле дополнительных углов перелома, превышающих для автодорожных мостов 2 % о [2, п.1.47].

 

Для расч та деформаций основания фундаментов по приложению 2 СНиП [3] рекомендует метод послойного суммирования: величина осадки фундамента определяется по формуле

	n	s	E	× h
	å
S = b				zpii	,	(3.12)
i =1
				i

где b= 0,8 – безразмерный коэффициент; s_zpi – среднее вертикальное (допол-нительное) напряжение в i-м слое грунта; h_i и E_i – соответственно мощность и модуль деформации i-го слоя грунта; n – число сло в, на которое разбита сжимаемая толщина основания H_c.

 

Сжимаемая толщина основания Н_с определяется как расстояние от по-дошвы фундамента до нижней границы сжимаемой толщи; на рис. 3.1 нижняя граница обозначена символами В.С. При этом В.С находится на той глубине

 

под подошвой фундамента, где выполняется условие

s_zpi = 0,2s_zgi. (3.13)

Расч т начинается с построения эпюр бытовых s_zgi и дополнительных

 

s_zpi давлений, после чего определяется В.С., а затем определяется осадка S по формуле 3.12.

 

Порядок расчета осадки фундамента мелкого заложения методом послойного суммирования

 

1) вычерчивается расчетная схема (рисунок 3.1), на которой показывается расположение фундамента в грунтовом массиве;

 

2) определяются значения вертикальных напряжений от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента и на границе каждого слоя грунта по формуле (графы 7,8 таблицы 3.1)

 

	szgi = szg0 + å g i hi,	(3.14)
где szg0 – вертикальное напряжение от собственного веса грунта на уровне
подошвы фундамента, определяемое по формуле szg0 = ågid0; gi	–удельный
вес грунта сло в, залегающих выше подошвы фундамента; d0= åh¢i	– глубина

 

заложения подошвы фундамента, м; h ¢ _i - мощности геологических сло в грун-та, прорезаемых фундаментом, м. Если фундамент находится в акватории, то природное (бытовое) давление в плоскости подошвы фундамента определя-ется от поверхности водотока, т.е. с уч том веса воды, м;

 

Удельный вес грунтов, залегающих ниже уровня подземных вод или ни-же воды в реке, но выше водоупора, должен определяться с уч том взвеши-вающего действия воды (таблица 2.1). В водоупоре напряжение от собственно-го веса грунта в любом горизонтальном сечении определяют без уч та взвеши-вающего действия воды.

 

По результатам расч та строится эпюра вертикальных напряжений от собственного веса грунта слева от оси фундамента в масштабе 1 см = 100 кПа.

 

3) значения дополнительных (уплотняющих) вертикальных напряжений по оси фундамента s_zpi определяют под подошвой фундамента и до глубины, около 6…8 b, в каждом элементарном слое h_i мощностью не более 0,4 b, где b – ши-рина подошвы фундамента. При этом границы элементарных сло в должны совпадать с границами геологических сло в и уровнем подземных вод.

 

Дополнительное вертикальное напряжение в грунте в уровне подошвы фун-

дамента определяют по формуле
szp0 = pср - szg0.	(3.15)

 

 

Рисунок 3.1 – Расчетная схема определения деформаций основания фунда-мента мелкого заложения методом послойного суммирования с использованием расчетной схемы основания в виде линейно-деформированного слоя.

 

 

Среднее давление на грунт от нормативных постоянных нагрузок опреде-лено по формуле (3.16)

 

Дополнительные вертикальные напряжения в грунте вычисляются по

формуле (графы 4,5,6 таблица 3.1)
szpi = ai × szp0,	(3.16)

где a_i – коэффициент, принимаемый по таблице 1 приложения 2 СниП [3] в за-висимости от соотношения сторон прямоугольного фундамента h = l / b и относительной глубины, равной x = 2z / b, где z – расстояние до границы эле-ментарного слоя от подошвы фундамента.

 

При построении эпюры значения дополнительных напряжений откладыва-ются вправо от оси фундамента в том же масштабе (в 1 см – 100 кПа).

 

4) определяют нижнюю границу сжимаемой толщи (В.С). Она находится на той глубине по оси фундамента, где соблюдается условие

szpi = 0,2szgi.	(3.17)
Если найденная нижняя граница сжимаемой толщи находится	в слое

 

грунта с модулем деформации Е<5,0 МПа или такой слой залегает непосредст-венно ниже В.С., то нижняя граница определяется из условия

szpi = 0,1szgi.

(3.18)

Границу В.С. можно получить графически, построив справа от оси фун-

дамента эпюру фундамента 0,2 szgi

или

0,1 szgi. В точке пересечения с эпюрой

szpi получим границу В.С. Величина сжимаемой толщи Нс

- это расстояние по

вертикали от отметки заложения фундамента FL до В.С.

5)

определяют осадку каждого слоя основания по формуле (3.12).

Осадка основания фундамента получается суммированием величины

осадки каждого слоя в пределах Нс.

Расчет осадки методом послойного суммирования рекомендуется выпол-

нять в табличной форме (см. таблицу 3.1).

Таблица 3.1 – Определение осадки основания фундамента опоры моста

Расстояниеотподошвы

фундаментадоподошвы

i-тогоzслоя

iМощностьслоягрунтаh

Удельныйвесгрунтаγ,кН/м3

ζ=2z/bКоэффициент(таблица1,прил.2,[2])

αКоэффициент(табли-ца1,прил.2,[2])

Дополнительноедавле-σние

Природноедавлениеσ

Мо-

, м

дуль

дефор-

Осадка

i

, м

кПа

0.2σzgi

мации

слоя Si,

i

кПа

кПа

Е,

см

zpi

,

МПа

,

zgi

 

3.4.2 Проверка несущей способности подстилающего слоя грунта

 

При наличии слоя слабого грунта, залегающего ниже подошвы фундамента в пределах сжимаемой толщи, выполняется проверка несущей способности

 

подстилающего слоя грунта по обязательному приложению 26 [2] исходя из ус-ловия

g (d + z) + a (p - gd)£	R	,	(3.19)
	i	gn

 

где р – среднее давление на грунт, кПа; g - среднее значение удельного веса грунта, расположенного над кровлей проверяемого подстилающего слоя грун-та, можно принять g=19,62 кН/м³; d – глубина заложения фундамента от по-верхности грунта у опоры, а в русле рек – от дна водотока после понижения его уровня на глубину местного размыва; z_i – расстояние от подошвы фунда-мента до поверхности проверяемого подстилающего слоя грунта, м; a - ко-эффициент, принимаемый по таблице 1 приложения 26 [2]; R – расчетное со-

 

противление подстилающего слоя грунта, кПа; g_n=1,4 – коэффициент надеж-ности по назначению сооружения.

 

3.4.3 Крен фундамента

 

Крен фундамента i при действии внецентренной нагрузки определяется по формуле (10) приложения 2 [3]

i=	1- n2	MII
	ke		,	(3.20)
	(a / 2)3
	Ek m

 

где Е - модуль деформации, МПа; n - коэффициент Пуассона грунта основа-ния; k_e– безразмерный коэффициент, принимаемый по таблице 5 приложения 2 [3]; М_II – момент, действующий вдоль соответствующей стороны прямо-угольной подошвы фундамента, МН×м; а – сторона подошвы прямоугольного фундамента, в направлении которой действует момент М_II; k_m – безразмер-ный коэффициент (см. таблицу ниже или таблицу 3, приложения 2 [3]).

Среднее значение модуля	Значения коэффициента km при ширине фундамента b, м, рав-
деформации грунта осно-		ной
вания Е, МПа	b < 10	10 ≤ b ≤ 15	b > 15
Е < 10
Е ≥ 10		1,35	1,5

Коэффициент Пуассона n принимается равным для грунтов: крупнообло-мочных - 0,27; песков и супесей – 0,30; суглинков – 0,35; глины – 0,42. В слу-чае неоднородного основания значения Е и n принимаются как средневзвешен-ное в пределах снимаемой толщи Н_с с уч том мощности слоев грунта.

Должно выполнятся условие

 

i £ iu,

(3.21)

где i_u = 0,5 l _p,предельно допустимый крен подошвы фундамента; l _p -длина меньшего,примыкающего к опоре,прол та моста,м.

3.4.4 Проверка положения равнодействующей активных сил

 

Для нескальных оснований фундамента мелкого заложения положение равнодействующей вертикальных нагрузок (по отношению к центру тяжести

 

площади подошвы фундамента), характеризуемое относительным эксцентриси-<