Проектирование фундамента на песчаной подушке

Рис. 5

Требуется определить размеры песчаной подушки под фундамент колонны гибкого сооружения, по верхнему обрезу которого действует расчётная нагрузка N_OII = 2900 кН. Грунтовые условия: с поверхности до глубины 10 м залегает глина мягкопластичная g_II = 20,0 кН/м³; j_II = 10°; c_II = 15 кПа; Е_о = 8 МПа. Материал песчаной подушки – крупнозернистый песок g_II = 20,0 кН/м³; j_II = 36°; c_II = 1,0 кПа; Е_о = 40 МПа. Расчётная схема приведена на рис. 5.

Определим необходимые размеры подошвы фундамента для случая, когда основанием служит мягкопластичная глина. При принятой глубине заложения подошвы фундамента 2 м и размерах в плане 5,2´5,2 м необходимое условие p_II £ R соблюдается.

кПа.

 кПа < R = 169 кПа.

Принятые размеры фундамента 5,2´5,2 м достаточно велики, их можно уменьшить путём использования песчаной подушки (замена слабого грунта крупнозернистым песком).

Так как крупнозернистый песок – грунт не пучинистый, целесообразно глубину заложения фундамента принять равной 1 м.

Для крупнозернистого песка k = 1,1; g_С1 = 1,4; g_СII = 1,1; при j_II = 36° M_g = 1,81; M_q = 8,25; M_c = 9,38.

Принимаем размеры подошвы фундамента 2,8´2,8 м.

кПа.

 кПа < R = 396 кПа.

Высота песчаной подушки определяется из условия, чтобы полное давление у основания песчаной подушки s_zp + s_zg не превышало расчётного сопротивления слабого слоя грунта R_z. Подсчёт напряжений приведён в табл. 9.

Высота песчаной подушки определяется последовательным приближением с проверкой условия s_zp + s_zg £ R_z.

Принимаем h_п = 1,68 м, тогда s_zp + s_zg = 223 + 53,6 = 276,6 кПа.

кПа, то есть условие не выполняется. Необходимо увеличить высоту подушки.

k = 1; k_z = 1.

Среднее давление на грунт под подошвой фундамента

 кПа < R = 362 кПа.

Учитывая природное давление в грунте на отметке подошвы фундамента, в расчёт осадок вводим дополнительное давление

 кПа.

При построении эпюры природного давления на отметках ниже уровня грунтовых вод необходимо принимать удельный вес грунта с учётом взвешивающего действия воды

 кН/м³.

загруженных прямоугольников: 1234 и 3456, взятых со знаком «+», и 2378 и 7963, взятых со знаком «–» (рис. 4).

Эпюра распределения давления по вертикали, проходящей через точку М, получается суммированием эпюры давлений в основании, вызванных нагрузкой от фундаментов Ф-2 и Ф-1.

Для определения коэффициентов a вычислим значения x и h загруженных прямоугольников:

– для фундаментов Ф-1 и Ф-2 z = 0,2b = 0,2×4,0 = 0,8 м; h = l/b = 4/4 = 1;

– для прямоугольников 1234 и 3456 при x = z/b = 0,4 z = 0,4×2,0 = 0,8 м; h = l/b = 10/2 =5;

– для прямоугольников 2378 и 7963 z = 0,8 м; h = l/b = 6/2 = 3.

 Принимаем h_п = 2,8 м, тогда s_zp + s_zg = 124 + 76 = 200 кПа.

кПа, то есть условие соблюдается.

Таблица 9

Подсчёт напряжений

Осадка фундамента на песчаной подушке может быть подсчитана методом суммирования.

Определяем ширину песчаной подушки. Принимаем угол a = 30°

b_п = b + 2h_п×tga = 2,8 + 2×2,8×tg30° = 6,0 м.

Литература

1. СП 22.13330.2011 (акт. ред. СНиП 2.02.01-83^*. Основания зданий и сооружений).

2. СП 20.13330.2011 (акт. ред. СНиП. Нагрузки и воздействия).

3. СП 24.13330.2011 (акт. ред. СНиП 2.02.03-85. Свайные фундаменты).

4. СП 131.13330.2012 (акт. ред. СНиП 23-01-99^*. Строительная климатология).

5. СП 50-101-2004.Проектирование и устройство оснований и фундаментов зданий и сооружений.

6. Пособие по проектированию оснований зданий и сооружений (к СНиП 2.02.01-83). – М., 1986.

7. ТСН 50-301-99 РМЭ. Основания и фундаменты зданий и сооружений. – Йошкар-Ола, 1999.

8. Руководство по производству и приёмке работ при устройстве оснований и фундаментов /НИИОСП им. Н.Г. Герсеванова. – М.: Стройиздат, 1977.

9. Справочник проектировщика: Основания и фундаменты. М.: Стройиздат, 1964.

10. Справочник проектировщика: Сложные основания и фундаменты. – М.: Стройиздат, 1969.

11. Основания и фундаменты: Справочник /Г.И. Швецов и др.; Под ред. Г.И. Швецова. М.: Высш. шк., 1991.

12. Справочник проектировщика: Типовые железобетонные конструкции зданий и сооружений для промышленного строительства. – М.: Стройиздат, 1981.

13. Справочник проектировщика: Расчётно-теоретический, Т. 1. – М.: Стройиздат, 1972.

14. Справочник по общестроительным работам: Основания и фундаменты. /Под общ. ред. М.И. Смородинова. – М.: Стройиздат, 1974.

15. Веселов В.А. Проектирование оснований и фундаментов (основы теории и примеры расчёта): Учебное пособие для вузов. – М.: Стройиздат, 1990.

16. Проектирование фундаментов зданий и промышленных сооружений: Учебное пособие для вузов. /Б.И. Далматов и др. – М.: Высш. шк., 1986.

17. Указания по проектированию гидроизоляции подземных частей зданий и сооружений: СН 301-65. – М.: Стройиздат, 1971.

18. Цытович Н.А. Механика грунтов (краткий курс): Учебное пособие для строит. вузов. – М.: Высш. шк., 1983.

Фоат Габдулхакович Габдрахманов