Примеры расчетов и проектирования фундаментов
Пример 1. Расчет фундамента на естественном основании
а) Исходные данные.
Фундамента под стену жилого дома, строящегося в Сыктывкаре. Длина здания L = 40 м, высота Н = 15,0 м.
Нагрузки по обрезу: F = 522 кН; М
= 0; F
= 0. На уровне подошвы действует нагрузка от давления грунта на стеку подвала
F = 16 кН; М
= 29 кНм.
Грунтовые условия: насыпной слой 1,5 м; = 15кН/м3;
Песок пылеватый мощностью 9,5м; с расчётными характеристиками: = 32о,
= 2 кПа;
= 19,7 кН/м3;
= 26,5 кН / м3; е = 0,7; Е0=16000 кПа.
б) Выбор типа фундамента и глубины заложения.
Стена – несущая; принимаем непрерывный (ленточный) фундамент, сборный. Схема приведена на рис. 18.
По геологическим условиям глубина заложения определяется необходимостью прорезки насыпного слоя d = 1,5 м; по конструктивным соображениям (наличию подвала) d = 1,6 + 0,5 = 2,1 м.
Глубина заложения по промерзанию определяется с учетом СНиП [5, табл. 2,]. По карте глубин промерзания dfn = 1.9 м. При близком положении УГВ фундамент нужно закладывать не менее чем на расчетную глубину промерзания. Время строительства неизвестно, поэтому принимаем Кh = 1; таким образом, d = dfn = 1.9 м.
Рис. 18. Расчётная схема поперечного сечения ленточного фундамента
Из трех величин принимаем наибольшую: d = 2,1 м.
в) Определение расчетного сопротивления грунта.
Расчёт производим по формуле (7) СНиПа [6]. Уточняем удельный вес грунтов выше и ниже подошвы фундамента. Удельный вес грунта ниже подошвы фундамента (ниже УГВ – с учётом взвешивающего действия воды)
где
выше подошвы:
Согласно п. 2.41 СНиП [6], gс1=1,1; для L/H=40/15=2,66; gс2=1,1; К2 = 1.
Назначаем в первом приближении ширину подошвы в = 1,0 м.
Для φ = 32о; Мγ = 1,34; Мq = 6,34; Мс = 8,55;
d1=hs + hcf´ γп/g¢II = 0,4+ 0,1´22/15,8=0,54 м
Глубина подвала dв = 1,6 м. Расчетное сопротивление по формуле (7) СНиП [6]:
R =1,1´1,1/1,0´[1,34´1´1´ 9,7 + 6,34´ 0,54´ 15,8 + (6,34 - 1) ´ 1,6´15,8 + 8,55´ 2] = 1,21(13 + 222,2) = 280,9 кПа.
г) Определение размеров фундамента.
Площадь подошвы на 1 м длины (принимаем с учетом подвала γср = 17кН / м3), составит:
По альбому [10] (см. приложение) принимаем сборные подушки Ф–20 и стеновые блоки ФС-5. Уточняем расчетное сопротивление при b = 2,1 м.
R = 1,21´(1,34´2,1 ´9,7 + 222,2) = 282,49 кПа.
Проверяем напряжения по подошве.
Вес фундамента
GIIФ = (0,5´1,8 ´22 + 2,1 ´0,3 ´24) ´1,0 = 34,9 кН.
Вес грунта на консоли подушки
GIIгр =0,8 ´1 ´1,8 ´15,8 = 22,75 кН.
Вес грунта создаёт момент:
М = 22,75 (0,4 + 0,25) = - 14,78 кНм.
Суммарные нагрузки на 1 п.м по подошве фундамента:
FVII =522 + 34,9 + 22,75 = 579,65 кН;
МII = 29 – 14,78 = 14,22 кНм.
Среднее давление по подошве:
Р= FVII /А=579,65 /2,1= 276 < 282,49 кПа.
Основание нагружено с запасом в 4 %, что допустимо.
Проверяем краевые напряжения:
Рmin= 276 ´0,932 = 257,23 кПа > 0;
Вывод.Фундамент запроектирован правильно, так как соблюдаются все необходимые проверки (условия СНиП).
д) Определение конечной осадки фундамента выполняется так, как изложено в примере 3.