Нагрузки, передаваемые на основание

 

На основание фундамента передаются постоянные (вес конструкций) и временные (подвижная, тормозная, ветровая и прочие) нагрузки.

Все нагрузки, действующие на сооружение, как правило, объединяются в комбинации или сочетания. Различают основные, дополнительные и особые сочетания.

Основные сочетания включают одну или несколько следующих нагрузок: постоянные, вертикальные поездные нагрузки, давление грунта (от воздействия поездной нагрузки) и центробежную силу для мостов на кривых.

Дополнительные сочетания наряду с одной или несколькими нагрузками основных сочетаний включают одну или несколько дополнительных нагрузок от давления ветра, навала судов, давления льда.

Особые сочетания включают сейсмическую или строительные совместно с другими нагрузками.

 

 

2. Инженерно-геологические условия строительной площадки

 

Инженерно-геологические условия стройплощадки, на которой возводится фундамент, имеют большое значение, так как именно они в первую очередь определяют глубину заложения фундамента, его тип и размеры.

Опора проектируется на суходоле, так как первым слоем на строительной площадке является растительный грунт. Удельный вес растительного слоя грунта кН/м.

Описание геологического разреза выполняем в порядке напластования грунтов сверху вниз, приводя все необходимые характеристики:

слой - растительный грунт;

слой - песок крупный;

слой - суглинок.

Найдем основные производные физических характеристик грунта.

Удельный вес грунта в сухом состоянии

 

(2.1)

 

где - удельный вес грунта, кН/м³.

Коэффициент пористости е (отношение общего объема пор в грунте к объему грунтовых частиц)

 

(2.2)

 

где - удельный вес частиц грунта, кН/м³;

Степень влажности (влажность, характеризующая степень заполнения пор грунта водой) вычисляется по формуле

 

, (2.3)

 

где e - коэффициент пористости;

- плотность воды, кг/м³;

w - природная влажность, %.

- плотность частиц грунта, кг/м³;

,

где - ускорение свободного падения, м/с².

Удельный вес грунта во взвешенном состоянии:

 

(2.4)

 

где - плотность грунта во взвешенном состоянии;

- ускорение свободного падения, м/с².

 

. (2.5)

 

Показатель текучести определим по формуле

 

I_L=( w_p w_L w_P w_p)/I_P, (2.6)

 

где - влажность на границе текучести, %;

- влажность на границе раскатывания, %;

- природная влажность, %.

Число пластичности рассчитывается по формуле

 

(2.7)

 

Рассчитаем характеристики грунта для песчаного слоя.

Удельный вес грунта в сухом состоянии:

 

Коэффициент пористости е

 

 

По плотности сложения, определяемой коэффициентом пористости e - песок средней плотности.

Степень влажности

 

 

По степени влажности песок водонасыщенный, кПа.

Удельный вес грунта во взвешенном состоянии

 

 

Рассчитаем характеристики грунта для суглинка.

Удельный вес грунта в сухом состоянии

 

 

Коэффициент пористости е

 

 

Согласно таблице суглинок полутвердый, кПа.

Число пластичности

 

 

Показатель текучести

 

I_L

 

Степень влажности

 

;

 

Удельный вес грунта во взвешенном состоянии

 

 

Вычисленные характеристики грунтов сводим в таблицу 2.1

 

Таблица 2.1 - Сводная таблица характеристик грунтов

Показатели	Обозначения	Номера слоев
		Растительный грунт	Песок крупный	Суглинок
Удельный вес частиц грунта	γs, кН/м3	-	26,5	27,0
Удельный вес грунта	γ, кН/м3	13,4	19,7	20,0
Влажность	w, доли ед.	-	0,23	0,19
Граница пластичности	wP, %	-	-
Граница текучести	wL, %	-	-
Число пластичности	, %	-	-
Показатель текучести	доли ед.	-	-	0,11
Удельный вес сухого грунта	γd, кН/м3	-	16,02	16,81
Коэффициент пористости	е	-	0,65	0,61
Удельный вес во взвешенном состоянии	γsb, кН/м3	-	10,11	9,23
Степень влажности	доли ед.	-	0,96	0,86
Модуль деформации	Е, МПа	-
Угол внутреннего трения	, град.	-		24,4
Сцепление	С, кПа	-		33,4
Условное сопротивление	,кПа	-		311,15

 

 

3. Проектирование фундамента мелкого заложения

 

Определение глубины заложения и высоты фундамента

 

Глубина заложения подошвы фундамента - это расстояние от расчетной поверхности грунта (дневной поверхности грунта на суходоле или уровня размыва в русле) до подошвы фундамента. В зависимости от климатических и геологических факторов она определяется следующим образом:

при наличии промерзания (опора на суходоле или на пойме реки)

 

, (3.1)

 

где - нормативная глубина сезонного промерзания грунта, м;

 

 

где - коэффициент для расчета глубины промерзания грунта;

- заглубление обреза фундамента ниже поверхности грунта на суходоле или горизонта меженных вод в русле; для песков крупных м;

Минимальная высота фундамента для указанных случаев может быть определена следующим образом:

при наличии промерзания

 

(3.2)

 

Если при заглублении подошвы фундамента от поверхности грунта или уровня воды превысит 7м, принимается фундамент глубокого заложения.

Поскольку опора находится на суходоле, то высота фундамента

 

.

м;

м. (3.2)

 

Определение размеров фундамента

 

Минимальные размеры определяются размерами опоры: шириной и длиной в уровне обреза фундамента.

Размеры фундамента

 

; (3.3)

(3.4)

 

где - уступы на возможную погрешность разбивки осей, принимаемые в пределах 0,3-0,5 м.

Минимальная площадь фундамента

 

. (3.4)

 

Если при минимальных размерах в плане несущая способность основания недостаточна для восприятия передаваемого на него давления, при проектировании при проектировании фундаментов мелкого заложения делается развитие фундамента под углом не более 30°.

Максимальные размеры определяются по формулам

 

; (3.6)

(3.7)

где .

Максимальная площадь подошвы фундамента

 

. (3.8)

 

Вычислим размеры фундамента:

м;

м;

м²;

м;

м;

м².