Определение размеров подошвы фундамента

Определение размеров подошвы фундамента производится в следующей последовательности.

1. Так как фундамент испытывает воздействие нормальной силы N_II и изгибающего момента М_II, он считается внецентренно нагруженным. Следовательно, фундамент проектируется прямоугольным в плане вытянутым в плоскости действия момента, при этом и соотношение размеров сторон подошвы фундамента принимается в пределах h = b_f /l_f = 0,6 ¸ 0,85. Принимаем h = 0,75.

2. Исходя из принятого соотношения сторон, определяем предварительные (ориентировочные) размеры подошвы фундамента. Ширина подошвы фундамента b_f определяется по формуле

2,63 м,

где h – коэффициент соотношения сторон подошвы фундамента, h = 0,75; R₀ – начальное расчетное сопротивление грунта ИГЭ-1, R₀ = 227,77 кПа;
g_mt – осредненный удельный вес материала фундамента и грунта на его уступах, g_mt = 20 кН/м³; d – глубина заложения фундамента, расстояние от уровня планировки земли до подошвы фундамента (рис. 4.1), принимаем
d = 3,65 м.

Тогда длина подошвы фундамента l_f определяется по формуле:

3,51 м.

Полученные размеры подошвы фундамента b_f и l_f округляем кратно 0,3 м в большую сторону*. Принимаем b_f = 2,7 м и l_f = 3,6 м.

3. Определяем соотношение длины здания или сооружения к его высоте L/H = 42/19 = 2,2 м (см. бланк задания исходных данных о сооружении).

4. По формуле (7) п.2.41 [1] уточняем расчетное сопротивление грунта основания R. При этом расчетное сопротивление определяется в предположении возможного замачивания просадочного слоя грунта в период эксплуатации здания и использованием расчетных значений прочностных характеристик (j и с_II) в водонасыщенном состоянии согласно п.3.9б [1] по формуле:

,

где g_с1 и g_с2 – коэффициенты условий работы, g_с1 = 1,2 и g_с2 = 1,06, принимаются по табл.3 [1] или прил. 2, табл.1.1 настоящего учебного пособия настоящего учебного пособия; k – коэффициент, т.к. прочностные характеристики грунта (j и c_II) определены непосредственными испытаниями, то k = 1,0; М_g, М_q, М_с – коэффициенты, зависящие от угла внутреннего трения j (п.7, табл. № 47) несущего слоя грунта, для j = 18° – М_g = 0,43, М_q = 2,73, М_с = 5,31, принимаются по табл.4 [1] или прил. 4, табл.4.2 настоящего учебного пособия; b_f – ширина подошвы фундамента, b_f = 2,7 м; k_z – коэффициент, k_z = 1,0, т.к. ширина подошвы фундамента b_f = 2,7 < 10 м; d_b – глубина подвала – расстояние от уровня планировки до уровня пола подвала, d_b = h_подв – h_ц = 2,0 – 0,15 = 1,85 м (рис. 4.1); с_II – расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента, с_II = 4 кПа (п.8, табл. № 47); – осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих выше подошвы фундамента (при наличии подземных вод, определяется с учетом взвешивающего действия воды), определяется по формуле:

1,75×10 = 17,5 кН/м³,

здесь g₁ – удельный вес грунта ненарушенной структуры ИГЭ-1; r₁ = 1,75 г/см³ – плотность грунта ненарушенной структуры ИГЭ-1 (п.1, табл. № 47); g = 9,82 » 10 м/с² – ускорение свободного падения; g_II – то же, ниже подошвы фундамента. Так как расчетное сечение I-I (А-7) расположено ближе к скважине № 3, следовательно, толщи грунта принимаем по скважине № 3. Тогда,

= 16,44 кН/м³,

где g₁ = r₁×g = 17,5 кН/м³ – удельный вес грунта ненарушенной структуры ИГЭ-1 (см. выше); g₂ = r₂×g = 20,0 кН/м³ – удельный вес грунта ненарушенной структуры ИГЭ-2. Здесь r₂ = 2,00 г/см³ – плотность грунта ненарушенной структуры ИГЭ-2 (п.1, табл. № 47); g₃ = r₃×g = 18,6 кН/м³ – удельный вес грунта ненарушенной структуры ИГЭ-3. Здесь r₃ = 1,86 г/см³ – плотность грунта ненарушенной структуры ИГЭ-3 (п.1, табл. № 47);
g_sb4 – удельный вес грунта ИГЭ-4 с учетом взвешивающего действия воды, определяется по формуле:

9,65 кН/м³,

где g_w – удельный вес воды, e₄ = 0,71 – коэффициент пористости грунта ИГЭ-4; g_w = 10 кН/м³; g_s4 = r_s4×g = 2,65×10 = 26,5 кН/м³ – удельный вес твёрдых частиц грунта ИГЭ-4. Здесь r_s4 = 2,65 г/см³– плотность твёрдых частиц грунта ИГЭ-4 (п.2, табл. № 47).

Так как ниже 4-го слоя песка залегает глина в полутвердом состоянии, являющаяся водоупором, то удельный вес данного слоя грунта рассчитывается без учета взвешивающего действия воды по формуле

g₅ = r₅×g = 2,0×10 = 20,0 кН/м³,

где r_s5 = 2,0 г/см³– плотность грунта ненарушенной структуры ИГЭ-5 (п.1, табл. № 47); d₁ – приведенная глубина заложения фундамента от пола подвала, определяется по формуле:

1,83 м,

где h_s – толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны подвала (рис. 4.1), h_s = 1,7 м; h_cf – толщина конструкции пола подвала, h_cf = 0,1 м; g_cf – удельный вес конструкции пола подвала, для тощего бетона
g_cf = 22,0 кН/м³; – осредненное расчетное значение удельного веса грунта, залегающего выше подошвы фундамента, = 17,5 кН/м³. Тогда,

233,75 кПа.

5. Уточняем размеры подошвы фундамента b_f и l_f с полученным в п.4 расчетным сопротивлением R и округляем их кратно 0,3 м в большую сторону:

2,58 м;

3,43 м.

Принимаем окончательно b_f = 2,7 м и l_f = 3,6 м.

6. Определяем максимальное и минимальное краевое давление и среднее давление под подошвой внецентренно нагруженного фундамента в предположении линейного распределения напряжений в грунте.

82,30 +
+ 73,0 + 10,29 = 165,59 кПа;

82,30 +
+ 73,0 – 10,29 = 145,01 кПа;

155,3 кПа,

где W – момент сопротивления подошвы фундамента, определяется по формуле 5,832 м³.

7. Для исключения возникновения в грунте пластических деформаций проверяем выполнение следующих условий*:

= 165,59 кПа < 1,2R = 1,2×233,75 = 280,5 кПа;

= 145,01 кПа > 0;

Р_ср = 155,3 кПа < R = 233,75 кПа.

Все условия выполняются, следовательно, фундамент подобран правильно. Однако в основании имеется значительное недонапряжение, составляющее 34% > 10%**, следовательно, фундамент запроектирован неэкономично, что недопустимо. Принимаем решение уменьшить размеры подошвы фундамента, приняв в качестве расчетных размеры плитной части, равные: b_f = 2,4 м и l_f = 3,3 м. Тогда

231,05 кПа; W = 4,356 м³;

187,78 кПа < 1,2R = 277,26 кПа;

160,24 кПа > 0;

174,01 кПа < R = 231,05 кПа.

Все условия выполняются, однако недонапряжение составляет около 25% > 10%, что недопустимо, следовательно, фундамент запроектирован неэкономично. Принимаем решение снова уменьшить размеры подошвы фундамента, приняв в качестве расчетных размеры плитной части, равные: b_f = 2,1 м и l_f = 3,0 м. Тогда,

228,35 кПа; W = 3,15 м³;

219,03 кПа < 1,2R = 274,02 кПа;

180,93 кПа > 0;

199,98 кПа < R = 228,35 кПа.

Все условия выполняются, однако недонапряжение составляет 12% > 10%, что недопустимо, следовательно, фундамент запроектирован неэкономично. Принимаем решение снова уменьшить размеры подошвы фундамента, приняв в качестве расчетных размеры плитной части, равные:
b_f = 1,8 м и l_f = 2,7 м. Тогда

225,65 кПа; W = 2,187 м³;

265,04 кПа < 1,2R = 270,79 кПа;

210,18 кПа > 0;

237,61 кПа > R = 225,65 кПа.

Т.к. одно из условий не выполняется, принимаем решение принять в качестве расчетных размеров размеры плитной части, равные b_f = 2,1 м и
l_f = 3,0 м.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: