Определение размеров подошвы фундамента

Проектирование фундаментов мелкого заложения на естественном основании

Определение глубины заложения подошвы фундамента

Глубина заложения фундамента определяется с учетом следующих факторов:

а) климатических данных района строительства;

б) инженерно-геологических условий;

в) гидрогеологических условий;

г) конструктивных особенностей здания и сооружения;

д) величины и характера нагрузок на фундаменты.

Климатические особенности района строительства проявляются в глубине промерзания грунтов в зимний период.

Нормативная глубина сезонного промерзания грунта определяется по формуле:

, (3.1)

где - коэффициент, учитывающий тип грунта основания, (для глин );

- безразмерный коэффициент, численно равный сумме среднемесячных отрицательных температур за зимний период в данном районе ( ).

.

Расчетная глубина сезонного промерзания грунта определяется по формуле:

, (3.2)

где - коэффициент, учитывающий влияние теплового режима сооружения, принимаемый по п.2.28 и таб.1 [2] ( ).

.

Глубина заложения фундаментов отапливаемых сооружений по условиям недопущения морозного пучения грунтов основания должна назначаться:

1. для наружных фундаментов (от уровня планировки) по таблице 2 [2] (для песков пылеватых глубина заложения от расчетной глубины промерзания не зависит);

2. для внутренних фундаментов – независимо от расчетной глубины промерзания грунтов.

При учете инженерно-геологических данных в качестве основания используем глину твердую (2-й слой). Так как фундамент должен быть заглублен в несущий слой грунта не менее, чем на 10-15 см, то минимальная глубина заложения фундамента, исходя из инженерно-геологических данных:

.

Конструктивные особенности. Сборные железобетонные фундаменты принимаются с размерами в плане и по высоте кратными 300 мм. Принимаем .

Обрез фундамента под отдельную колонну назначают не менее чем 150 мм от отметки чистого пола. Исходя из этого, получаем глубину заложения:

.

Принимаем минимальную глубину заложения фундамента, исходя из конструктивных особенностей, .

Определение размеров подошвы фундамента

При выбранной глубине заложения подошвы фундамента ее площадь предварительно определяется исходя из расчетов по II группе предельных состояний по формуле:

, (3.3)

где - нормативная нагрузка, приложенная к обрезу фундамента, ;

- расчетное сопротивление грунта основания, ;

- средний удельный вес грунта и материала фундамента, , принимаемый равным ;

- глубина заложения фундамента от планировочной отметки, .

.

При соотношении n = l/b = 1,2 получим ширину подошвы фундамента:

.

Найдем эксцентриситеты, создаваемые моментом:

;

Находим уточненное значение R₀ по формуле:

, (3.4)

где - коэффициенты условия работы, принимаемые по таблице 3 [2] (для песка средней крупности , );

- коэффициент надежности, зависящий от метода исследования характеристик грунта ( );

- безразмерные коэффициенты, зависящие от угла внутреннего трения слоя грунта, на который опирается фундамент, принимаемые по таблице 4 [2] ( );

- коэффициент, зависящий от ширины подошвы фундамента ( при );

- ширина подошвы фундамента, ( );

- усредненные расчетные значения удельного веса грунта, залегающего под и над подошвой фундамента соответственно, ( );

- глубина заложения фундамента, ;

- расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента, ( ).

.

Находим требуемую площадь подошвы фундамента во 2-ом приближении:

;

.

данное условие при определении размеров подошвы фундамента не соблюдено.

Так как условие не выполнилось, следует продолжить расчет по этой же схеме.

;

;

.

продолжим расчет.

;

;

.

. Условие соблюдено, принимаем , .

Подбираю типовой сборный железобетонный фундамент ФВ11-2 с тремя ступенями:

- первая ступень (подошва): 3,6×3,0×0,3 м

- вторая ступень: 2,7×2,1×0,3 м

- третья ступень: 2,1×1,2×0,3 м

- высота фундамента h_ф = 1,8 м

- объем бетона V_б = 7,3 м³

- колонна сечением 400×400 мм

- подколонник сечением 1,5×1,2 м

- глубина стакана 0,9 м

Расчет осадки фундамента

Осадка фундамента рассчитывается в виде упругого, линейно-деформированного пространства методом послойного суммирования. Расчет ведется согласно приложению 2 [2].

1. Среднее давление под подошвой фундамента: .

2. Вертикальное (природное) напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента при планировке срезкой определяется по формуле:

, (3.8)

где - плотность грунта, расположенного выше подошвы фундамента, .

.

3. Дополнительное вертикальное давление под подошвой фундамента определяется по формуле:

, (3.9)

.

4. Вся сжимаемая толща разбивается на элементарные слои толщиной:

.

5. Относительная глубина каждого элементарного слоя определяется по формуле:

(3.10)

6. Коэффициент затухания напряжений по глубине определяется по таблице 1 приложения 2 [2] в зависимости от формы подошвы фундамента.

7. Дополнительные вертикальные напряжения в каждом элементарном слое на глубине z от подошвы фундамента определяются по формуле:

(3.11)

8. Бытовые напряжения на уровне каждого элементарного слоя определяются по формуле:

(3.12)

9. Глубина сжимаемой толщи определяется исходя из соотношения величин дополнительных и бытовых напряжений:

(3.13)

10. Осадка каждого элементарного слоя определяется по формуле:

, (3.14)

где - коэффициент , который учитывает возможность частичного бокового расширения грунта ( [2]);

- модуль деформации i-слоя грунта;

- среднее значение дополнительного вертикального напряжения в i-ом слое грунта, равное полусумме указанных напряжений на верхней и нижней границах слоя по вертикали, проходящей через центр подошвы фундамента.

Весь расчет сводится в таблицу 4.

Таблица 4 – Расчет осадок

	, м		, кПа	, кПа	, кПа	, кПа	, м
			199,29	-	30,46		-
0,4	0,3	0,964	192,12	195,71	37,52		0,0028
0,8	0,6	0,817	162,82	177,47	44,58		0,0026
1,2	0,9	0,637	126,95	144,89	51,64		0,0021
1,6	1,2	0,485	96,66	111,81	58,7		0,0016
2,0	1,5	0,371	73,94	85,3	65,76		0,0012
2,4	1,8	0,288	57,4	65,67	72,81		0,0009
2,8	2,1	0,228	45,44	51,42	79,87		0,0007
3,2	2,4	0,183	36,47	40,96	86,93		0,0005
3,6	2,7	0,151	30,09	33,28	93,84		0,0007
4,0	3,0	0,126	25,11	27,6	100,72		0,0006
4,4	3,3	0,106	21,12	23,12	107,6		0,0005
4,8	3,6	0,09	17,94	19,53	114,48		0,0004

По результатам строится эпюра напряжений.

Расчетная осадка сопоставляется с предельно допустимой осадкой:

,

где - предельно допустимая осадка для данного сооружения, которая принимается по таб.4 [2] в зависимости от конструкции здания и его назначения.