Расчеты по прочности рабочего пласта

Расчеты по прочности рабочего пласта выполняются исходя из условия прочности грунта под подошвой фундамента

где σ_max – максимальное значение контактных напряжений в крайней точке подошвы фундамента, R – расчетное давление на основание.

Последовательность расчетов.

Принимается расчетная схема кольцевого фундамента водонапорной башни (см. рис. 2).

Рис. 2. Расчетная схема кольцевого фундамента водонапорной башни (1- круглая плоская железобетонная фундаментная плита, 2- кольцо фундамента из монолитного бетона).

Назначается глубина заложения подошвы фундамента из условия сезонного промерзания грунтов, подверженных морозному пучению (мелкие и пылеватые пески, супеси, суглинки, глины)

, где h_p – расчетная глубина сезонного промерзания грунтов.

Расчетная глубина сезонного промерзания грунтов устанавливается в зависимости от нормативной глубины сезонного промерзания

_,где К_t – коэффициент теплового режима здания на условия промерзания грунтов (для неотапливаемых помещений К_t = 1.1).

Для грунтов, не подверженных морозному пучению (пески, кроме мелких и пылеватых) глубина заложения подошвы фундамента назначается вне зависимости от глубины сезонного промерзания, но не менее 1.5 м.

Примечание. Нормативная глубина сезонного промерзания для мелких и пылеватых песков, а также для супесей увеличивается на 20%,. но не больше, чем их мощность природного сложения.

Выполняется расчет контактных напряжений в крайней точке подошвы фундамента

где bγ_f – плотность материала фундамента (монолитный бетон), приведена к плотности насыпного грунта (β = 0.8 - коэффициент приведения), А_f – площадь подошвы фундамента, W_f – осевой момент сопротивления площади подошвы фундамента.

Площадь подошвы фундамента определяет собой площадь круга плоской фундаментной плиты

, где d_фп – диаметр круглой плоской фундаментной плиты (см. рис. 2).

Диаметр круглой плоской фундаментной плиты зависит от среднего диаметра ствола башни и расчетного значения ширины подошвы кольцевого фундамента

где b_f – расчетное значение ширины подошвы кольцевого фундамента, симметричного стволу водонапорной башни (см. рис. 2).

Расчетное значение ширины подошвы кольцевого фундамента, симметричного стволу водонапорной башни, должно быть не менее своего конструктивного значения и устанавливается расчетом из условия прочности рабочего пласта.

Примечание. Конструктивное значение ширины подошвы кольцевого фундамента, симметричного стволу водонапорной башни, зависит от толщины стенок ствола башни с учетом размера технического выступа b_f≥ b_o= t_c + (0.10 … 0.15).

Осевой момент сопротивления площади подошвы фундамента определяет собой осевой момент сопротивления круга диаметром d_фп

Выполняется расчет расчётного давления на основание в в зависимости от показателей прочности рабочего пласта

где К_c1, К_c2– коэффициенты условий работы рабочего пласта; K_Н – коэффициент надежности (в расчетах принять К_н= 1.0); Мb, Md, Mc- коэффициенты прочности рабочего пласта в зависимости от угла внутреннего трения; g_b - плотность грунта рабочего пласта под подошвой фундамента;g_d - средневзвешенная плотность грунтового массива выше подошвы фундамента; с - сила удельного сцепления грунта рабочего пласта под подошвой фундамента; b_ф – ширина подошвы условного фундамента

За ширину подошвы условного фундамента принимается сторона квадрата, площадь которого приравнивается к площади круга железобетонной фундаментной плиты

Расчеты контактных напряжений и расчетного давления на основание выполняются методом последовательных приближений, задаваясь рядом значений b_f и добиваясь равенства между σ_maxи 1.2R.

Для облегчения расчетов проф. Н.В. Лалетин предложил графоаналитический способ, суть которого заключается в следующем (см. рис. 3).

Рис.3. Расчетная схема графоаналитического способа проф. Н.В. Лалетина.

Расчетная зависимость контактных напряжений σ_max→f(b_f) представляет собой гиперболическую кривую, ассиптотически приближающуюся к координатным осям.

Расчетная зависимость расчетного давления на основание 1.2R→f(b_f) представляет собой параболическую кривую, отсекаемую на оси ординат отрезок при b_f = 0.

Точка пересечения гиперболической кривой σ_max →f(b_f) и параболической кривой 1.2R→f(b_f) определяет расчетное значение ширины подошвы кольцевого фундамента водонапорной башни «b_f^р)

Выражение для расчётного давления на основание представляет собой уравнение прямой линии 1.2R = f(b_ф).