Пример Г.9

Определить конечную осадку фундамента с учетом фактора разуплотнения грунта основания при разработке котлована.

Дано: Фундамент квадратной формы размерами 3´3 м под колонну каркасного промышленного здания с соотношением длины и высоты L/H = 5. В соответствии с приложением А основание II кате­гории сложности с выдержанным залеганием грунтов (сверху вниз): слой 1 (рисунок Г.4) — суглинок средней прочности мощностью 7,2 м со следующими характеристиками, установленными по ре­зультатам изысканий: I_L = 0,48; e = 0,603; c _II= 30 кПа; E = 9,8 МПа; слой 2 — глина, для которой: = 27,2 кН/м³; w = 0,53; I_L = 0,30; е = 0,963; с _II = 24 кПа; j_II = 17°; Е = 12,5 МПа.

Подземные воды в пределах сжимаемой толщи фундамента не установлены. Глубина заложения фундамента d = 5 м. Расчетная нагрузка на основание от фундамента с учетом его веса N = 5,1 МН.

Решение. Находим расчетное сопротивление грунта основания по формуле (5.16), используя характеристики грунта слоя 1 и данные таблиц 5.2 и 5.3:

g₁ = 1,2; g₂ = k = 1; M_c = 5,48.

R = (0,47 ∙ 1 ∙ 3 ∙ 20,2 + 2,89 ∙ 5 ∙ 20,2 + 5,48 ∙ 30) = 1,2 · (28,5 + 291,9 + 164,4) = 581 кПа.

Проверяем условие (5.3) р_m < R. Для этого находим среднее давление на грунт под подошвой фундамента по формуле (5.7) от расчетных нагрузок (для расчета оснований по деформациям при коэффициенте надежности, равном единице):

Следовательно, несущая способность фундамента по грунту обеспечена. Однако слой 2 основания не соответствует указаниям 5.5.3.3 (таблица 5.9) по коэффициенту пористости e = 0,963 > 0,95. Поэтому необходимо выполнить расчет осадок.

Расчет осадок производим в такой последовательности (результаты вычислений сведены в таблицу Г.5). Разбиваем толщу основания на элементарные слои толщиной z = 0,6 м. Вычисляем значения Определяем по таблице 5.10 значения коэффициента a на границах слоев по вертикали, проходящей через центр подошвы фундамента. Находим на границах элементарных слоев вертикальные напряжения от внешней нагрузки и от собственного веса грунта по формуле (5.32).

 

Рисунок Г.4 — Расчетная схема основания фундамента к примеру Г.9

Таблица Г.5 — Данные для расчета осадок фундамента к примеру Г.9

Слой грунта	z, м	x = 2 z / b	a	кПа	кПа	кПа	кПа	кПа	Ei, МПа	Ee.i, МПа
1 Суглинок, IL = 0,48, e = 0,603, gII = 20,2 кН/м3	0,0	0,0	1,000			—			9,8	19,6
0,6	0,4	0,960			—
1,2	0,8	0,800			—
1,8	1,2	0,606			—
2,4	1,6	0,449			—
2 Глина, IL = 0,3, e = 0,963, gII= 21,2 кН/м3	3,0	2,0	0,388						12,5	37,5
3,6	2,4	0,257
4,2	2,8	0,201
4,8	3,2	0,160
5,4	3,6	0,131
6,0	4,0	0,108
6,6	4,4	0,091
7,2	4,8	0,077

Исходя из того, что рассматриваемый фундамент имеет ширину 3 м и его подошва расположена на глубине d = 5 м от поверхности земли, при этом расчет осадки фундамента производится по формуле (5.31), состоящей из двух слагаемых. Первое слагаемое формулы соответствует осадке s ₁ доуплотнения основания после его повторной загрузки до достижения значения исходного бытового давления на этой глубине. При расчете осадки s₁ модули деформации Е_i принимаются по ветви первичного загружения, т. е. Е ₁ = 9,8 МПа и Е ₂ = 12,5 МПа. Второе слагаемое формулы соответствует осадке s ₂ от повторного уплотнения разуплотненного грунта ниже подошвы фундамента в результате выемки вышележащего грунта при разработке котлована. Модуль деформации E_e.i принимается по ветви вторичного загружения с учетом корректировочного коэффициента K_Е, см. формулу (5.31). При определении осадки для первого слоя грунта E_{e. 1} = 2 × 9,8 = 19,6 МПа, для второго слоя E_{e 2}= 3 × 12,5 = 37,5 МПа.

По данным таблицы Г.5 и из условия 5.6.4а) устанавливаем нижнюю границу сжимаемой толщи, которая соответствует отметке Н _с= 6,6 м ниже подошвы фундамента.

Тогда осадка фундамента

Согласно данным, приведенным в приложении Б СНБ 5.01.01, предельная осадка для рассматриваемого типа сооружения s_u = 8 см > s = 7,55 см, т. е. надежность основания фундамента по деформациям обеспечена.