Расчетное сопротивление грунта основания по прочностным характеристикам

Расчетное сопротивление грунта основания по прочностным характеристикам, кПа, определяют по формуле.

Содержание статьи:

◊ Определение расчетного сопротивления грунта основания по прочностным характеристикам

Расчетное сопротивление грунта основания,кПа, определяют по следующей формуле: R=ϒc1ϒc2/ℜ[Mϒℜ2bϒII+Mqd1ϒI+(Mq-1)dbϒII+McCII],

где ϒc1 и ϒc2-коэффициенты условий работы соответственно грунтового основания и сооружения во взаимодействии с основанием, принимаемые по таблице -1.ℜ-коэффициент (ℜ=1 при определении φII и cII по результатам испытаний образцов грунта строительной площадки.ℜ=1,1, при определении φII и cII по таблицам нормативных документов.

Mγ, Mq, Mc-безразмерные коэффициенты , зависящие от расчетного угла внутреннего трения φII при расчете по деформациям и принимаемые по таблице-2.ℜz-коэффициент , при b<10 м ℜz=1, при b≥10 ℜz=z0/b+0,2(здесь z0=8м);b-ширина подошвы фундамента,м; γI-средневзвешенный удельный вес грунта под фундаментом в пределах слоя толщиной 0,5b,kH/м³.

γII-то же , в пределах глубины d, kH/m³, d1-глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подвала , м, при отсутствии подвала от планировочной отметки; db-глубина подвала от уровня планировки до пола подвала, м ( при отсутствии подвала db=0; для сооружений с подвалом шириной B≤ 20м и глубиной более 2 м db=2м, а при b>20m db=0,a d1=d);cII-расчетное сопротивление грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента,кПа.

Таблица-1. Значение коэффициентов условий работы ϒc1 и ϒc2

Примечание: 1.В таблице L/H является отношением длины сооружения (здания) или его отсека к его высоте.При промежуточных значениях L/H коэффициент ϒc2 определяют интерполяцией.2. С жесткой конструктивной схемой считаются сооружения , конструкции которых приспособлены к восприятию дополнительных усилий от деформации основания.3.Для зданий с гибкой конструктивной схемой значения коэффициента ϒc2 принимают равным единице.

Таблица-2. Значение коэффициентов Mγ, Mq, Mc для определения расчетного сопротивления грунта на основании R

Для круглой подошвы или правильного многоугольника b=√Аф, где Аф-площадь подошвы , м².При наличии подземных вод значения γI и γII -определяют с учетом взвешенного действия воды. Когда в пределах какой-либо глубины располагается несколько слоев грунта с различными удельными весами или имеется бетонный пол, в формулу R=ϒc1ϒc2/ℜ[Mϒℜ2bϒII+Mqd1ϒI+(Mq-1)dbϒII+McCII],подставляют значение средневзвешенного удельного веса грунтов и материала пола:
γ‘II=[γII1h1+γII2h2+….+γIInhn]/(h1+h2+…+hn),

где γII1h1;γII2h2;γIInhn-удельный вес грунтов соответствующих слоев и материала пола , кН/м³; h1, h2….hn-толщина соответственно первого, второго , n-го слоев, м.
При выборе значений φll и cll для водонасыщенных неслоистых глин и суглинков рекомендуется учитывать неполную консолидацию грунтов вследствие постепенного развития деформаций уплотнения грунтов основания.Для крупноблочных грунтов значения φll и cll принимают в зависимости от вида и состояния заполнителя.

Пример-1. Найти расчетное сопротивление грунта основания R,сложенного плотным песком средней крупности, для квадратного центрально нагруженного фундамента, воспринимающего от колонны нагрузку по обрезу Noll=10000kH, если : глубина заложения фундамента от планировочной отметки земли d=2 м; подвала нет; удельный вес грунта основания ;γII=20 кН/м³; то же , выше подошвы фундамента γII=16 кН/м³;угол внутреннего трения грунта основания φll =40 °; параметр линейности ( сцепление) грунта cll= 3 кПа; здание протяженное L/H=4.Характеристики установлены экспериментально.

Решение: Согласно таблице-1, примем ϒc1=1.4; ϒc2= 1,2;Так, как значение φll установлено экспериментально при изысканиях,ℜ=1 .Зададимся ориентировочным значением условного расчетного сопротивления грунта основания по таблице -3, равным R0=500 кПа. Тогда по формулам Аф=N0ll/(R-γcpIId); и b=√(Аф/Кп), где Кп-коэффициент отношения размеров большей стороны прямоугольной подошвы фундамента l к меньшей ( ширине) b.Кп=l/b;

Таблица-3.Расчетные сопротивления грунта основания

Примечание: Для пылевато-глинистых грунтов с промежуточными значениями е и IL допускается определять R0 интерполяцией, вначале по е-для значений IL=1,затем по IL между полученными значениями R0 для IL=0, и IL=1

N0ll-расчетная нагрузка по II группе предельных состояний, приложенная к обрезу фундамента ( в уровне планировочной поверхности земли),кН; R-расчетное сопротивление грунта основания,кПа; γcpII-средний удельный вес грунта и материала фундамента , кН/м³, обычно принимаемый равным 20…23 кН/м³;d-глубина заложения фундамента, считая от планировочной отметки около фундамента или пола здания по грунту ,м. Принимаем γcpII=20 кН/м³,

Аф=10000/(500-20 ·2)= 21,74 м². b=√ 21,74=4,66 м. Примем b=4,5 м и по таблице-2 значения Mγ=2,46, Mq=10,84, Mc =11,73. Тогда по формуле R=ϒc1ϒc2/ℜ[Mϒℜ2bϒII+Mqd1ϒI+(Mq-1)dbϒII+McCII], имеем следующее: R=(1,4 ·1,2)/1 (2,46·1·4,5·20+10,84·2·16+11,73··3)=1014 кПа=1,014 МПа.

Полученное значение R больше принятого условного расчетного сопротивления грунта основания 500 кПа, следовательно можно уменьшить размеры подошвы фундамента. Согласно формулам Аф=N0ll/(R-γcpIId); и b=√(Аф/Кп), площадь подошвы и ее размеры принимают вид: Аф=10000/(1014-20·2)=10,28 м²; b=√ 10,28 = 3,2 м.

Если принять b=3,2 м, то по формуле R=ϒc1ϒc2/ℜ[Mϒℜ2bϒII+Mqd1ϒI+(Mq-1)dbϒII+McCII], получим R<1014 кПа и, следовательно, придется этот размер увеличить и повторить расчет R и b, поэтому примем b=3,4 м. Тогда согласно формулам вычисляем R и b; R= [(1,4·1,2)/1] (2,46·1·3,4·20+10,84·2·16+11,73·3)=923 кПа; b=√N0ll/(R-γcpIId)=√10000/(923-20·2)=3,37 м. Полученное значение близко к принятому , поэтому R=923 кПа может быть принято для рассчитываемого фундамента.

Пример-2. Определить расчетное сопротивление грунта основания для проектирования ленточного фундамента дома с подвалом для стадии проектного задания, если дано: глубина заложения подошвы фундамента с наружной стороны здания d=2,8 м; тоже, со стороны подвала d1=0,6м, из которых 0,1 м-бетонный пол с удельным весом бетона 22 кН/м³.Грунт -полностью водонасыщенный суглинок, имеющий: природную влажность w=0,24,влажность на границе текучести WL=0,30,влажность на границе раскатывания Wp=0,14, удельный вес твердых частиц грунта γs=27 кН/м³,удельный вес грунта γll =20 кН/м³.

Определим коэффициент пористости грунта е и показатель текучести IL по следующим формулам:

е=(Wsat ·γs)/γw=(0,24 ·27):10=0,65;

IL=(W-Wp)/(WL-Wp)=(0,24-0,14):(0,30-0,14)=0,63.

Для получения значений е и IL найдем по таблицам СНиП 2.02.01-83 φII= φn=19°;cll= cn=0,025 МПа=25 кПа. Вследствие небольшого различия между удельным весом бетона пола подвала и грунта найдем db=2,8-0,6= 2,2 м.Интерполируя по таблице-2 определим Mγ=0,47, Mq=2,89, Mc =5,48, а по таблице-1 найдем γс1=1,1; γс2=1.

Так как φII и сll приняты по таблицам СНиПа, коэффициент ℜ=1,1 . Далее зададимся b=1 м и по приведенной формуле

R=ϒc1ϒc2/ℜ[Mϒℜ2bϒII+Mqd1ϒI+(Mq-1) dbϒII+McCII],

при ℜz=1 найдем : R=(1,1 ·1):1,1 [0,47 ·1 ·1 ·20+2,89 ·0,6 ·20+(2,89-1)2,2 ·20+5,48 ·25]=264 кПа. Если при этом значении R требуется ширина подошвы фундамента существенно больше или меньше b=1 м, то производят повторные расчеты, как это сделано в примере-1.

Сергей