Проектирование песчаной подушки .

 

Для расчета песчаной подушки необходимо определить ее размеры. Задаемся толщиной песчаной подушки h _пп = 1,5м. В качестве материала песчаной подушкой принимаем песок средней крупности средней плотности со следующими характеристиками: γ = 20кН/м³, R _o = 400кПа, φ = 30^o,С=0кПа.Подушка опирается на грунты,обладающие расчетным сопротивлением(суглинки мягкопластичные R _o = 193кПа). Следовательно, принимаем угол откоса песчаной подушки α = 60^о.

 

Ширину песчаной подушки понизу (рис.7) определяем по формуле: b _пп = b +2⋅ _tg ^{h пп} _α,

где b – ширина ленточного фундамента; b = 0,8м; h _пп –толщина песчаной подушки; h _пп = 1,5м; α –угол откоса песчаной подушки; α = 60^о;

 

b _пп =0,8+2⋅ _tg ¹₆₀^,5₀=2,53м.

 

Рис.7. К расчету песчаной подушки.

 

Полная фактическая нагрузка по подошве фундамента составляет P _ф = 413,2кПа. Природное давление грунта на глубине заложения фундамента определяется по формуле:

σ _{zg ,0}= γ _II ^/⋅ d,

 

16

где d – глубина заложения подошвы ленточного фундамента; d = 2,2м;

 

γ _II ^/–осредненное(по слоям)расчетное значение удельного веса грунтов,залегающих вышеподошвы ленточного фундамента; γ _II ^/ =16,2 кН/м³;

 

σ _{zg ,0}=16,2⋅2,2=35,7кПа.

 

Дополнительное давление под подошвой фундамента определяется по формуле:

^σ zp,0^{= P} o ^{= P} ф ^{− σ} zg,0^,

 

σ _{zp ,0}=413,2−35,7=377,5кПа.

 

Природное давление грунта на кровле подстилающего слоя (на 1,5м ниже подошвы фундамента) определяется по формуле:

 

σ _zg = γ _II ^{/ a} ⋅(d + h _пп),

 

где d – глубина заложения подошвы ленточного фундамента; d = 2,2м; h _пп –толщина песчаной подушки; h _пп = 1,5м;

 

γ _II ^{/ a} –осредненное(по слоям)расчетное значение удельного веса грунтов,залегающих вышекровли подстилающего слоя; определяется по формуле:

/ a	=	∑ γi ⋅ hi	,
γ II		d + h пп

где γ _i и h _i – расчетные значения удельных весов (с учетом взвешивающего действия воды) и мощностей слоев грунтов, залегающих выше кровли подстилающего слоя;

γ II / a =	γ		⋅ h + γ		⋅ h + γ		⋅ h + γ		⋅ h + γ 4		⋅ h
		1	1	2	2	3	3	4	4	s в	5;
					d + h пп

где γ _s ⁴ _в – удельный вес 4 слоя грунта (глины текучей) с учетом взвешивающего действия воды; определяется по формуле:

γ s 4 в =	γ 4	− γ	w
	s			,
	1 + e

где γ _s ⁴ – удельный вес минеральных частиц 4 слоя грунта (глины текучей); γ _s ⁴ = 25,2кН/м³;

γ _w –удельный вес воды; γ _w = 10кН/м³;

e –коэффициент пористости4слоя грунта(глины текучей); e = 1,39;

		γ s 4 в =	25,2 −10	= 6,36 кН/м3;
			1 +1,39
γ II / a =	17,0 ⋅0,6 +18,5 ⋅0,8 +13,0 ⋅0,7 +15,8 ⋅0,47 + 6,36 ⋅1,13					=13,16 кН/м3;
			2,2 +1,5

σ _zg =13,16⋅(2,2+1,5)=48,7кПа.

 

По табл.1 приложения 2 СНиП 2.02.01-83* «Основания зданий и сооружений» определяем значение коэффициента затухания α. Коэффициент затухания определяется в зависимости от отношения длины к ширине фундамента (для ленточного фундамента η > 10) и от коэффициента ζ (зависящего от конструктивного решения песчаной подушки). Коэффициент ζ определяется по формуле:

 

		ζ =		2 ⋅ Z		,
					b
где Z – высота расчетной зоны затухания; Z = h пп = 1,5м;
b –ширина ленточного фундамента; b = 0,8м;
		ζ =	2 ⋅1,5		= 3,75.
		0,8
При η > 10 и ζ = 3,75 коэффициент затухания α определяется методом интерполяции;
	ζ	3,6			3,75		4,0
	α	0,337			0,325		0,306
			α	= 0,325.

 

17

Дополнительное давление на кровле подстилающего слоя (на уровне подошвы песчаного песчаной подушки) определяется по формуле:

σ _zp = α ⋅ σ _{zp ,0}=0,325⋅377,5=122,7кПа.

 

Полное давление на кровле подстилающего слоя от природного и дополнительного давления определяется по формуле:

σ _zp = α ⋅ σ _{zp ,0} = 0,325 ⋅377,5 =122,7 кПа.

σ = σ _zg + σ _zp = 48,7 +122,7 =171,4 кПа.

 

Уточненное значение расчетного сопротивления грунта основания определяем по формуле:

 

R = ^{γ C 1} _k ^{⋅ γ C 2}⋅[ M _γ ⋅ K _z ⋅ b _пп ⋅ γ _II + M _g ⋅ d ₁⋅ γ _II ^/+(M _g −1)⋅ d _B ⋅ γ _II ^/+ M _c ⋅ C _II ],

где γ _{С 1} – коэффициент условий работы грунтов; для суглинка с показателем текучести I _L = 0,74

γ _{С 1} = 1,1;

γ _{С 2} –коэффициент условий работы здания во взаимодействии с основанием,зависящий как отвида грунтов, залегающих непосредственно под подошвой песчаной подушки, так и от отношения длины здания L = 52,8м к его высоте H = 27,4м; для суглинка с показателем текучести I _L = 0,74 γ _{С 2} = 1,0;

 

k –коэффициент надежности;если прочностные характеристики грунта(φ и С)определеныпо результатам непосредственных испытаний грунтов строительной площадки, то коэффициент надежности принимается равным k = 1,0;

M _γ, M _g, M _c –коэффициенты,принимаемые в зависимости от значения угла внутреннеготерния грунта, находящегося непосредственно под подошвой песчаной подушки; для суглинка при φ = 16^o коэффициенты будут равны: M _γ = 0,36; M _g = 2,43; M _c = 5,0;

 

K _z –коэффициент,зависящий от конструктивных особенностей фундамента;при ширинефундамента (меньшей стороне подошвы) менее 10м (b _пп = 2,53м) коэффициент принимается равным K _z =1,0;

b _пп –ширина песчаной подушки; b _пп =2,53м;

 

γ _II –расчетное значение удельного веса грунта,залегающего ниже подошвы песчаной подушки;сучетом взвешивающего действия воды удельный вес грунта определяется по формуле:

γ s 5 в =	γ 5	− γ	w
	s			,
	1 + e
где γ s 5 – удельный вес минеральных частиц		5 слоя грунта (суглинка мягкопластичного);

γ _s ⁵= 25,4кН/м³;

γ _w –удельный вес воды; γ _w = 10кН/м³;

e –коэффициент пористости5слоя грунта(суглинка мягкопластичного); e = 0,72;

γ s 5 в =	25,4 −10	= 8,95 кН/м3;
	1 + 0,72

d ₁ –приведенная глубина заложения песчаной подушки,определяемая по формуле:

d		= h		+ h + h ⋅	γ sf	,
	1		s		γ /
				пп cf
					II

где h _s – толщина слоя от отметки подошвы фундамента до отметки низа пола подвала; h _s = 0,3м; h _пп –толщина песчаной подушки; h _пп = 1,5м;

h _cf –толщина принятой конструкции пола подвала; h _cf = 0,3м;

γ _cf –расчетное значение удельного веса материала конструкции пола подвала; γ _cf = 22,0кН/м³; γ _II ^/–осредненное(по слоям)расчетное значение удельного веса грунтов,залегающих выше

подошвы песчаной подушки; определяется по формуле:

/	=	∑ γi ⋅ hi	,
γ II		d + h пп

где γ _i и h _i – расчетные значения удельных весов (с учетом взвешивающего действия воды) и мощностей слоев грунтов, залегающих выше подошвы песчаной подушки;

 

d –глубина заложения фундамента; d = 2,2м;

 

18

		γ II / = γ 1⋅ h 1+ γ 2⋅ h 2+ γ 3⋅ h 3+ γ 4⋅ h 4+ γ 5⋅ h 5+( γ 5− γ w )⋅ h 6 ;
			d + h пп
γ II /=	17,0 ⋅0,6 +18,5 ⋅0,8 +13,0 ⋅0,7 +15,8		⋅0,1 + 20,0 ⋅0,37 + (20,0 −10,0) ⋅1,13				=14,7 кН/м3;
		2,2 +1,5
		d 1=0,3+1,5	+ 0,3 ⋅	22,0	= 2,25 м;
			14,7

d _В –глубина подвала–расстояние от уровня планировки до пола подвала; d _В = 1,6м;

С _II –коэффициент сцепления грунта,лежащего ниже подошвы песчаной подушки(суглинкамягкопластичного); С _II = 14кПа;

 

R =^1,1_1,^⋅₀^1,0⋅[0,36⋅1,0⋅2,53⋅8,95+2,43⋅2,25⋅14,7+(2,43−1)⋅1,6⋅14,7+5,0⋅14]=211,4кПа.

Т.к. σ < R (171,4кПа < 211,4кПа), то запроектированные размеры фундамента и принятая толщина песчаной подушки удовлетворяют требованиям СНиП 2.02.01-83* «Основания зданий и сооружений».

 

 

19