Песок гравелистый, средней плотности, так  как 0.6 < e=0.604 < 0.75 таблица 5 [2] 

      в) Определим степень влажности  песчаного грунта, для чего вычисляем S_r: 

      S_r=(r_sW)/( r_we) (2.5) 

        где: r_w - плотность воды, т/м³ r_w=1 т/м³ 

      S_r=(2.66*0.17)/(1*0.604)=0.75

      Песок гравелистый, средней плотности, влажный, так как     0,5 < S_r=0.75 < 0,8 

      таблица 6 [1] 

г) Определяем нормативные значения удельного сцепления С_n (кПа), угла внутреннего трения j_n (град.), модуля общей деформации E₀ (МПа) и расчетного сопротивления R₀ (кПа) по таблицам 10, 8, 12 соответственно. 

С_n=0,5 кПа;  j_n=39⁰;  E₀=35 МПа;  R₀=400 кПа. 

Заключение: Второй слой – песок гравелистый, средней плотности, влажный. Расчетные характеристики:

      С_n=0,5 кПа;  j_n=39⁰;  E₀=35 МПа;  R₀=400 кПа. 
 
 
 

Третий  слой. 

      Грунт пылевато-глинистый, так как присутствует предел пластичности W_p и W_l. 

      a) Вид пылевато-глинистого грунта  определяем по числу пластичности I_p:

      Ip=W_l-W_p  (2.1)

 

      где: W_l – влажность на границе текучести, %.           W_l =53,7 %

              W_p – влажность на границе раскатывания, %.   W_p=30,6 %

I_p=53,7-30,6=23,1%

 

Грунт –глина, так  как     I_p=23,1 %  > 17 %                  таблица 4 [2] 

      б) Определяем показатель текучести пылевато-глинистого грунта. 

I_l=(W- W_p)/( W_l - W_p) (2.2) 

      где: W – Естественная влажность,  W = 31 % 

I_l=(31-30,6)/(53,7-30,6)=0,0173 

Глина полутвердая, так как 0 < I_l=0.0173< 0.25               таблица 7 [2] 

      в) Определяем коэффициент пористости e: 

е=r_s/r_d-1  (2.3) 

      где: r_s – плотность частиц, т/м³. r_s=2,74 т/м³

              r_d – плотность грунта в сухом состоянии, т/м³, вычисляется по формуле: 

r_d=r/(1+0.01W)  (2.4) 

      где: r– плотность грунта, т/м³  r=1,98 т/м³

             W – естественная влажность, %  W=31,0 % 

r_d=1.98/(1+0.01^.31,0)=1,51

е=2.74/1.51-1=0.81 

г) Определяем нормативные значения удельного  сцепления С_n (кПа), угла внутреннего трения j_n (град.), модуля общей деформации E₀ (МПа) и расчетного сопротивления R₀ (кПа) по таблицам 11, 9, 12 соответственно. 

С_n=49,8кПа;  j_n=18,4⁰; E₀=19,2 МПа; R₀=297,55 кПа. 

Заключение: третий слой – глина полутвердая. Расчетные характеристики:

С_n=49,8кПа;  j_n=18,4⁰; E₀=19,2 МПа; R₀=297,55 кПа.

 

   

   Сводная таблица физико-механических характеристик грунтов

 
 
 
 
 

 

3. Вариантное проектирование  
3.1 Расчет фундамента мелкого заложения на естественном основании.

 

3.1.1 Выбор глубины  заложения фундаментов.

 

     Нормативную глубину сезонного промерзания суглинка определяем по карте нормативных глубин промерзания грунтов d_fn = d_fn(k)*d₀/23 м. рис. 1 [1].

                d₀-глубина промерзания при ∑(T_f)=1°C, принимается для песка мелкого 28 см.

     Для супесей, мелких и пылеватых песков d₀=28,зная его находим d_fn:

                                                            d_fn=0,7*28/23=0,85 м.

            Зная нормативную глубину сезонного  промерзания суглинка, можем определить  расчетную глубину промерзания  по формуле:

 

      d_f = K_hd_fk  (3.1)

 

где: d_fk - нормативная глубина сезонного промерзания суглинка, м

K_h – коэффициент, учитывающий влияние теплового режима сооружения, для не отапливаемого помещения принимаем равным 1,1.

 

d_f =1,1^.0,85 = 0,935 м.

 

      Проведем  оценку условий минимальной глубины заложения фундамента:

 

d_w > d_f +2

3.3 > 2.935

 

      Минимальная глубина заложения фундамента по условиям морозного пучения грунтов  основания  принимается не менее 0,5d_f, табл.14 [2].

      Для расчета глубины заложения фундамента составим схему заложения фундамента, рис.2. Используем блоки стандартных размеров с высотой 300 и 600 мм.

 Уровень пола находится на отметке 0,000, уровень земли находится на расстоянии 150 мм. от пола. Принимаем  два блока высотой 300 и 600 мм., высоту фундамента принимаем равной 300 мм. Тогда отметка заложения фундамента определится так:

 

0,000 - 0,050 - (0,300 + 0,600 + 0,300) = -1,250 м.

 

а глубина  заложения  определится из выражения:

 

-1,25 - ( -0,150 ) = -1,100 м.

 

Принимаем глубину заложения фундамента равной 1,100 м.

Схема для определения глубины заложения фундамента приведена на рис. 2.

 
 

                                                                     Рис. 2. Схема глубины заложения                                                            фундамента.

 
 

3.1.2 Определение размеров фундамента в плане.

 

      Предварительное определение размеров фундамента в  плане  производится с учетом расчетного сопротивления грунта основания. Площадь  подошвы фундамента в плане при  центральной нагрузке определим  по формуле:

 

  (3.2)

 

где: N_II – расчетная нагрузка по обрезу фундамента равная 6640 кН.

R₀ – расчетное сопротивление грунта основания 300 кПа.

γ_ср – среднее значение удельного веса материала фундамента и грунта на его уступах, принимаем 20 кН/м³

d – глубина  заложения фундамента 1,1 м.

 м².

      Фундамент водонапорной башни проектируем  кольцевым с шириной b:

  (3.3)

где: D_ср – средний диаметр башни определяемый по формуле:

 м.  (3.4)

      где: D_сб –диаметр ствола башни равный 7,70м.

 м.

      Полученную  в результате расчетов ширину фундамента округляем, так чтобы она была кратная 50 мм. Принимаем b = 0,95м.

31.4*8.34=26.2 м

      Определим расчетное сопротивление грунта основания R по формуле:

   (3.5)

      где: b – ширина подошвы фундамента, 0,95 м.

γ_с1 и γ_с2 – коэффициенты условий работы принимаемые по табл. 15 [2], равными 1,3 и 1,3 соответственно,

k – коэффициент равный 1,1