Расчет фундамента

                                                                                                  (3.10) 

где: К_рц – коэффициент рассеивания дополнительных напряжений для 

вертикальной  оси, проходящей через центр подошвы фундамента (см. табл. 22 методические указания);

                   s_д^п – дополнительные напряжения под центром подошвы фундамента, тс/м².

Коэффициент рассеивания дополнительных напряжений определяется в зависимости от мощности рабочего пласта (расстояние от центра подошвы фундамента до кровли подстилающего пласта)  

                             К_рц = f (2Z/b_ф) (см. табл. 22 методические указания). 

Дополнительные  напряжения под центром подошвы фундамента определяются величиной контактных напряжений, превышающих природное давление. 

                                                                                             (3.11) 

где: s₀ – контактные напряжения под центром подошвы фундамента, тс/м²; 

       s_пр^п – природное давление под центром подошвы фундамента, тс/м². 

Контактные  напряжения  под  центром  подошвы  фундамента  определяются в  зависимости  от  контактных  напряжений  в  крайних  точках:

                 ,                                                                     (3.12)

где:  σ_min – минимальная величина  контактных  напряжений  в крайней точке подошвы фундамента,  тс/м².

,               (3.13)

Природное давление под центром подошвы  фундамента определяется величиной  уплотняющих напряжений от собственного веса грунта, расположенного выше подошвы  фундамента:

                   ,                                                                         (3.14)

где: γ₀ – плотность грунта, расположенного выше  подошвы фундамента, тс/м³. 
 

           Рассчитаем природное давление  на кровле подстилающего пласта: 

           σ^z_пр = 1.9 · 4.5 = 8.55 тс/м². 

           Рассчитаем природное давление  под центром подошвы фундамента: 

           σ^п_пр = 1.9 · 1.5 = 2. тс/м². 

           Рассчитаем минимальную  величину  контактных  напряжений  в   крайней  точке  подошвы   фундамента, воспользуемся формулой (3.13):

                   тс/м².

            Находим максимальную величину  контактных  напряжений  в   крайней  точке  подошвы   фундамента:

           тс/м².

            Находим контактные напряжения под центром подошвы фундамента, воспользуемся формулой (3.12):

           тс/м².

               Находим дополнительные напряжения  под центром подошвы фундамента, воспользуемся формулой (3.11): 

            σ^п_д = 74.5 – 2.85 = 71.6 тс/м². 

            Находим дополнительные напряжения  на кровле подстилающего пласта, воспользуемся формулой (3.10): 

            Z = Z₁ – d_f = 4.5 – 1.5 = 3 м

                 

               

            где А_ф- площадь подошвы кольцевого фундамента или фундамента виде сплошной плиты.    

            

            м 

            м 

       

       

       

       тс/м² 

            Находим максимальную величину  уплотняющих напряжений, воспользуемся  формулой (3.6): 

            тс/м². 

            Находим минимальную величину  уплотняющих напряжений, воспользуемся  формулой (3.7): 

             тс/м². 

             Находим структурную прочность  грунта, воспользуемся формулой (3.8) 

             тс/м². 

             Находим максимальное значение  угла отклонения, воспользуемся  формулой (3.5): 

              

             Проверяем, выполнилось ли условие  прочности на кровле подстилающего  пласта: 

             0.34 ≤ 0.62   

Условие выполнено. 

     Устанавливается предельное значения касательных напряжений на кровле подстилающего пласта

      

       

       тс/м² 

Устанавливаем величину полного напряжения на кровле подстилающего пласта  

 

       тс/м² 
 

     4  ЖЁСТКОСТЬ ФУНДАМЕНТА 

           Жёсткость фундамента проверяется на отсутствие в поперечном сечении растягивающих и складывающих напряжений. 

                     Условие жёсткости: 

                     b_ф ≤ b_пр  

            где:  b_пр - предельная ширина подошвы фундамента, в поперечном сечении которого отсутствуют растягивающие и складывающие напряжения, м . 

                     b_пр = b_c + 2 ∙ (d_f ∙ tgψ + b₀) (5.1) 

                 где: b_c – ширина (толщина) кольца ствола башни, м;

                        b₀ – ширина верхней ступени фундамента (b₀ = 0.10...0.15 м);

                       tgψ – тангенс угла жёсткости (для бетонной кладки tgψ = 1.0). 

                      Условие жёсткости соблюдается, если поперечное сечение фундамента не выходит за пределы, так называемой, трапеции жёсткости 1 – 2 – 3 – 4  (см. расчётную схему  6).

 
 

                      Рисунок 6- расчётная схема   к назначению размеров поперечного  сечения жёсткого фундамента (b_h – ширина поперечной ступени фундамента,  h_d – высота поперечной ступени фундамента). 

  Примечание: 

1. Высота поперечной ступени фундамента назначается кратной глубине заложения подошвы.

 2. Ширина поперечной ступени фундамента должна отвечать условию жёсткости (b_h≤ h_dtgΨ).

3. Если условие жёсткости не соблюдается, то устанавливается требуемая глубина заложения подошвы фундамента:  

d_тр = (b_пр – (b_c + 2b₀)) / 2tgΨ 

Находим предельную ширину подошвы фундамента, используя формулу (5.1): 

b_пр = 0.38 + 2 ∙ (1.5 ∙ 1 + 0.1) = 3.38 м 

   Проверяем, выполнилось ли условие  жёсткости: 

                                3.62 ≤ 3.38. 

   Условие не выполнено. 

d_тр = (3.58 - (0.38+2∙0.1))/2tg38) = 1.92 м. 
 
 
 
 
 

     ЗАКЛЮЧЕНИЕ 

          В результате расчетов запроектирован жесткий фундамент, кольцевой водонапорной башни. Формой фундамента является кольцо, глубина подошвы фундамента 1.92 м, а ширина 3.58 м.  
 
 
 
 
 
 
 
 

                 

                   
 

                    

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

   
 
 
 
 
 
 

                                
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 

     1. МЕТОДИКА РАСЧЕТОВ семестрового задания по механике  грунтов,  основаниям  и  фундаментам (специальности 280301, 280302). Омск-2004.  

     2. СПРАВОЧНЫЙ МАТЕРИАЛ к семестровому  заданию по механике грунтов, основаниям и фундаментам специальности 280301 — ИнСХВ, 280302 — КИОВР,                            280401 — МРОЗМ, 280402 — ПООТР. Омск - 2004