Определение осадки фундамента методом послойного суммирования

 

Осадку фундаментов следует определять для наиболее нагруженного фундамента в соответствии с требованиями СП 22.13330.2011.

Наиболее нагруженным является фундамент под среднюю колонну с P_II=314,27 кПа.

Расчет осадки ведем в табличном виде.

Строим эпюру природного давления:

Рисунок 9- Эпюра природного давления.

 

ξ	α	σ	z	σzgo	0.5σzgo	E,МПа	Хар-ки слоя
		314,27		18,64	9,32	17,4 МПа	2 Глина полутвердая H=1,85м γ=19,8 кН/м^3
0,4	0,96	301,69	0,42
0,8	0,8	251,41	0,84
1,2	0,606	190,44	1,26
1,6	0,449	141,10	1,68	51,904	25,95
	0,336	105,59	2,1			25,21 МПа	3 Супесь пластичная (категория III) H=3,7м γ=19,9 кН/м^3
2,4	0,257	80,76	2,52
2,8	0,201	63,168	2,94	76,966	38,48
3,2	0,16	50,28	3,36	85,3247	42,66
3,6	0,131	41,16	3,78	93,682	46,84
	0,108	33,94	4,2
4,4	0,091	28,59	4,62

 

Таблица 9 – Определение сжимаемой толщи.

 

 

Определяем давление на отметке подошвы фундамента.

σ_zgo = Σ γ _i*h_i=19.8*0.15+16.5*0.95= 18.645 кПа;
Также определим давление на нескольких промежуточных отметок

σ_zg1.68 = 18,645+19,8*1.68=51,904 кПа - на отметке z = 1,68 метров;

σ_zg2,94 = 18,645+19,8*1.85+19,9*1,09 =76,966 кПа - на отметке z = 2,94 метров;

σ_zg3,36= 18,645+19,8*1.85+19,9*1,51 =85,325 кПа - на отметке z = 3,36 метров;

σ_zg3,78= 18,645+19,8*1.85+19,9*1,93 =93,68 кПа - на отметке z = 3,78 метров;

Определим мощность элементарного слоя:

h_i=0,2b=0,2*2,1=0,42 м;

Так как, фундамент имеет форму квадрата, то коэффициент, учитывающий форму фундамента η=1

Произведя интерполяцию, стало ясно, что нижняя граница сжимаемой толщи основания находится на глубине z = 3.78 м от подошвы фундамента (рисунок 7)

, где выполняется условие:

σ_zp = 43,64 кПа < 0.5 σ_zg = 0.5 х 90,44 = 45,22 кПа.

Осадку фундамента определяем методом послойного суммирования:

; осадка от второго слоя ИГЭ №2 глина полутвердая.

; осадка от второго слоя ИГЭ № 3 супесь пластичная.

Итого исходя из выше описанных вычислений, получим общую осадку фундамента под колонну среднего ряда:

S_общ=S₁+S₂=1,782+0,3398= 2,1218 см;

Проверяем основное условие расчет оснований по деформациям, По СНиП 2.02.01—83* для зданий данного типа находим предельно допустимую осадку Su = 20 см.

S_общ=2,1218см < S_u=20см;

Так как, S_общ=2,1218см < S_u=20см, то есть S_общ<0,4S_u, то расчетное сопротивление грунта оснований R вычисленное ранее, может быть повышено в 1,2 раз. При этом повышенное давление не должно вызывать деформации оснований свыше 50% предельных и превышать значения давления из условия расчета оснований по несущей способности в соответствии требованиям. С разрешения руководителя курсового проекта, данные вычисления допускается опустить.

 

 

4.2 Определение осадки фундамента с учетом влияния соседних фундаментов

4.2.1 Определение глубины сжимаемой зоны

После расчета осадки фундамента методом послойного суммирования, с вводом элементарных слоев, стоит провести расчет осадки, с учетом нагрузок и воздействий от ближайших фундаментов.

Исходя из ранее произведенных расчетов, в различных технических университетах выявлено, что для отдельно стоящих фундаментов, а именно для нашего случая, стоит учитывать влияние фундаментов находящихся на расстоянии 12 метров от основного фундамента, но в учебных целях, мы произведем расчет также для фундаментов, находящихся на расстоянии 18 метров. Если влияние фундаментов на расстоянии 18 метров на осадку будет менее чем на 1%, то учитывать нагрузку от этих фундаментов учитывать не стоит.

Рассмотрим схему подземной части здания:

Рисунок 10 – Схема для расчета осадки фундамента с учетом соседних фундаментов.

Рисунок 11 – Схема для расчета осадки фундамента с учетом соседних фундаментов (вид сверху).

Предварительно, примем глубину сжимаемой зоны z=1,85+3,7=5,55 метров.

Определим бытовое давление:

σzgo = Σ γ i*hi=19.8*0.15+16.5*0.95= 18.645 кПа; - бытовое давление на уровне подошвы фундамента.

Найдем давление, на уровне предварительно принятой глубины сжимаемой зоны

Z=5,55 метров:

σzg5,5 = Σ γ i*hi=19.8*1,85+19.9*3.70 = 128,9 кПа;

0,5* σzg5,5=128,9*0,5=64,45 кПа;

Найдем напряжение от основного фундамента находящегося на оси Г6, на глубине z=5,55 метров:

;

На глубине сжимаемой толщи напряжение под центром прямоугольного фундамента(при одинаковых площадях и напряжениях под подошвой фундамента) будет меньше квадратного; последнее, в свою очередь, будет несколько меньше круглого, что отражается коэффициентом K_o:

=0,996 – так как b = l = 2,1 метра.

p=314,27 кПа - расчетное напряжение на среднем фундаменте.

Тогда, напряжение будет равно:

; - напряжение от основного фундамента на оси «Г6».

Определим дополнительное напряжение на глубине z=5,55 метров от соседних фундаментов на расстоянии 6 метров от основного.

То есть, x=6 метров – 2 фундамента один слева, другой справа.

Формулы для вычисления этой величины выглядит следующим образом:

;

, где z_c=z=5,55 метров;

;

P_c=p-0,8σ_zgo=314,27-0,8*18,64 = 299,36 кПа;

Тогда дополнительное напряжение от соседних фундаментов на расстоянии 6 метров будет равно:

;

Так как, фундамента два, а именно один слева, а другой справа, то умножим полученное значение на 2, чтобы получить величину напряжения от фундаментов на расстоянии 6 метров:

;

Рассчитаем процент влияния напряжений от фундаментов находящихся на расстоянии х=6 метров от основного фундамента на оси«Г6» от общей величины напряжений.

 

.

Это значит, влияние достаточно весомое, что показывает необходимость учета влияние фундаментов на расстоянии х=6 метров, также следует проверить влияние фундаментов на расстоянии х=12 метров.

 

Теперь определим дополнительное напряжение на глубине z=5,55 метров от соседних фундаментов на расстоянии 12 метров от основного.

То есть, x=12 метров – 2 фундамента один слева, другой справа.

Формулы для вычисления этой величины выглядит следующим образом:

;

, где z_c=z=5,55 метров;

;

P_c=p-0,8σ_zgo=314,27-0,8*18,64 = 299,36 кПа;

Тогда дополнительное напряжение от соседних фундаментов на расстоянии 6 метров будет равно:

;

Так как, фундамента два, а именно один слева, а другой справа, то умножим полученное значение на 2, чтобы получить величину напряжения от фундаментов на расстоянии 6 метров:

;

Рассчитаем процент влияния напряжений от фундаментов находящихся на расстоянии х=12 метров от основного фундамента на оси«Г6» от общей величины напряжений.

 

, влияние достаточно весомое, что говорит о том, что учитывать влияние фундаментов на расстоянии х=12 метров обязательно, также следует проверить влияние фундаментов на расстоянии х=18 метров.

Также определим дополнительное напряжение на глубине z=5,55 метров от соседних фундаментов на расстоянии 18 метров от основного.

То есть, x=18 метров – 2 фундамента один слева, другой справа.

Формулы для вычисления этой величины выглядит следующим образом:

;

, где z_c=z=5,55 метров;

;

P_c=p-0,8σ_zgo=314,27-0,8*18,64 = 299,36 кПа;

Тогда дополнительное напряжение от соседних фундаментов на расстоянии 6 метров будет равно:

;

Так как, фундамента два, а именно один слева, а другой справа, то умножим полученное значение на 2, чтобы получить величину напряжения от фундаментов на расстоянии 6 метров:

;

Рассчитаем процент влияния напряжений от фундаментов находящихся на расстоянии х=18 метров от основного фундамента на оси«Г6» от общей величины напряжений.

 

, влияние невесомое, что говорит о том, что учитывать влияние фундаментов на расстоянии х=18 метров необязательно.

Найдем разницу между величинами 0,5σ_zg и σ_zp:

_Δσ=0,5σ_zg - σ_zp =64,45 - 27,482 = 36,968 кПа;

Сделаем вывод, отметка глубины сжимаемой зоны находится несколько выше. Для того, чтобы найти точную отметку глубины сжатой зоны, произведем расчет по еще одной принятой глубины z, которая в этом варианте будет равен z=3,0 метра.

Примем z=3,0 метра.

Определим бытовое давление:

σ_zgo = Σ γ _i*h_i=19.8*0.15+16.5*0.95= 18.645 кПа; - бытовое давление на уровне подошвы фундамента.

Найдем давление, на уровне предварительно принятой глубины сжимаемой зоны

Z=3,00 метров:

σ_zg5,5 = Σ γ _i*h_i=19.8*1,85+19.9*1,15 = 36,63 + 22,885= 59,515 кПа;

0,5* σ_zg5,5=59,515*0,5=29,76 кПа;

Найдем напряжение от основного фундамента находящегося на оси Г6, на глубине z=3,0 метров:

;

На глубине сжимаемой толщи напряжение под центром прямоугольного фундамента (при одинаковых площадях и напряжениях под подошвой фундамента) будет меньше квадратного; последнее, в свою очередь, будет несколько меньше круглого, что отражается коэффициентом K_o:

=0,996 – так как b = l = 2,1 метра.

p=314,27 кПа - расчетное напряжение на среднем фундаменте.

Тогда, напряжение будет равно:

; - напряжение от основного фундамента на оси «Г6».

Определим дополнительное напряжение на глубине z=3,0 метров от соседних фундаментов на расстоянии 6 метров от основного.

То есть, x=6 метров – 2 фундамента один слева, другой справа.

Формулы для вычисления этой величины выглядит следующим образом:

;

, где z_c=z=3,0 метров;

;

P_c=p-0,8σ_zgo=314,27-0,8*18,64 = 299,36 кПа;

Тогда дополнительное напряжение от соседних фундаментов на расстоянии 6 метров будет равно:

;

Так как, фундамента два, а именно один слева, а другой справа, то умножим полученное значение на 2, чтобы получить величину напряжения от фундаментов на расстоянии 6 метров:

;

Рассчитаем процент влияния напряжений от фундаментов находящихся на расстоянии х=6 метров от основного фундамента на оси«Г6» от общей величины напряжений.

 

.

Это значит, влияние достаточно весомое, что показывает необходимость учета влияние фундаментов на расстоянии х=6 метров, также следует проверить влияние фундаментов на расстоянии х=12 метров.

 

Теперь определим дополнительное напряжение на глубине z=3,0 метров от соседних фундаментов на расстоянии 12 метров от основного.

То есть, x=12 метров – 2 фундамента один слева, другой справа.

Формулы для вычисления этой величины выглядит следующим образом:

;

, где z_c=z=3,0 метров;

;

P_c=p-0,8σ_zgo=314,27-0,8*18,64 = 299,36 кПа;

Тогда дополнительное напряжение от соседних фундаментов на расстоянии 6 метров будет равно:

;

Так как, фундамента два, а именно один слева, а другой справа, то умножим полученное значение на 2, чтобы получить величину напряжения от фундаментов на расстоянии 6 метров:

;

Рассчитаем процент влияния напряжений от фундаментов находящихся на расстоянии х=12 метров от основного фундамента на оси«Г6» от общей величины напряжений.

 

, влияние невесомое, но проверить влияние фундаментов на расстоянии х=18 метров.

Также определим дополнительное напряжение на глубине z=3,0 метров от соседних фундаментов на расстоянии 18 метров от основного.

То есть, x=18 метров – 2 фундамента один слева, другой справа.

Формулы для вычисления этой величины выглядит следующим образом:

;

, где z_c=z=3,0 метров;

;

P_c=p-0,8σ_zgo=314,27-0,8*18,64 = 299,36 кПа;

Тогда дополнительное напряжение от соседних фундаментов на расстоянии 6 метров будет равно:

;

Так как, фундамента два, а именно один слева, а другой справа, то умножим полученное значение на 2, чтобы получить величину напряжения от фундаментов на расстоянии 6 метров:

;

Рассчитаем процент влияния напряжений от фундаментов находящихся на расстоянии х=18 метров от основного фундамента на оси«Г6» от общей величины напряжений.

, влияние невесомое, что говорит о том, что учитывать влияние фундаментов на расстоянии х=18 метров необязательно.

Найдем разницу между величинами 0,5σ_zg и σ_zp:

_Δσ=0,5σ_zg - σ_zp =29,76 – 63,895= 34,135 кПа;

Найдем глубину сжимаемой зоны: