5. Фундаменты мелкого заложения

5.1 Выбор глубины заложения фундаментов мелкого заложения

Глубина заложения фундамента является одним из основных факторов, обеспечивающих необходимую способность к деформациям основания, не превышающих предельные условия нормальной эксплуатации сооружения и находящегося в нем оборудования.

Глубина заложения фундамента исчисляется от поверхности планировки.

Определим глубину заложения с учетом следующих факторов:

1) глубины сезонного промерзания грунтов с целью недопущения трения грунтов при промерзании (климатический фактор).

Согласно карте Е7 [4] для г. Сыктывкар d_fn=1,98 м.

Т. к. отметка уровня планировки 206,5 м, то верхний слой (слой №15) на участке строительства срезается и несущим будет второй слой (№29 – песок плотный крупный неоднородный влажный).

Определяем расчетную глубину сезонного промерзания по формуле:

где – нормативная глубина промерзания;

– коэффициент, учитывающий влияние теплового режима сооружения, принимаемый для наружных фундаментов отапливаемых сооружений – по табл.1 [2], при температуре воздуха помещений 15 °С.

Отметка уровня подземных вод – 203,0 м, значит d_w=3,5 м.

Т.к. d_w– d_f=3,5–1,19=2,31 м>2 м, то по табл. 2 [2] для крупных песков глубина заложения фундаментов в зависимости от глубины расположения уровня подземных вод d_w не зависит от d_f.

Значит принимаем глубину заложения, равной минимальному заглублению в несущий слой:

d₁≥0,5 м.

2) инженерно-геологических условий площадки строительства.

Т.к. фундаменты будут располагаться только в единственном слое (№29), то их глубина заложения будет равна минимальному заглублению в несущий слой:

d₁≥0,5 м.

3) конструктивно-технологических особенностей здания (наличия подвала, коммуникаций, фундаментов под оборудование, и т.д.).

Т.к. предусмотрена прокладка коммуникаций от котельных установок до дымовой трубы ниже уровня чистого пола на 2,5 м, то глубина заложения фундамента принимается равной:

d₁≥2,55 м.

Рисунок 7. Глубина заложения фундамента

С учетом глубины прокладки коммуникаций и высоты типового фундамента под колонну выбираем глубину заложения фундаментов d₁=2,55 м.

5.2 Подбор размеров подошвы фундаментов Фундамент №2

Исходные данные: d₁=2,55 м, N₂^II=0,5 МН, М₁^II=0,14МН×м.

1) R₀=0,6 МПа

2) Определяем в первом приближении размер подошвы фундамента:

где – усредненное значение удельного веса материалов фундамента и грунта на его уступах, равное 0,02 МН/м³.

Для колонны с размером сечения 600×400 мм принимаем фундамент марки ФБ 1–6 с размером подошвенной ступени плитной части 2,1×1,5×0,45 м.

3) Определим расчетное сопротивление грунта основания по формуле (7) [2]:

где γ_с1 и γ_с2 – коэффициенты, условий работы, принимаемые по табл. 3 [2], для песчаных грунтов γ_с1=1,4; т.к. L/H=36/18=2, то, применяя метод интерполяции, получаем γ_с2=1,36;

k – коэффициент, принимаемый равным 1, если прочностные характеристики грунта ( и с) определены непосредственными испытаниями;

M_γ, М_q, М_с – коэффициенты, принимаемые по табл. 4 [2];

k_z – коэффициент, принимаемый равным 1 при b  10 м;

b – ширина подошвы фундамента, м, b=1,5 м;

γ_II^’ – осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих выше подошвы фундамента (при наличии подземных вод определяется с учетом взвешивающего действия воды), кН/м³;

где h₁=2,55 м – толщина грунта, залегающего выше подошвы;

γ_II – то же, залегающих ниже подошвы;

где h₂=1,45 м, h₃=6,0 м – толщина грунта, залегающего ниже подошвы;

c_II – расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента, кПа, т.к. грунт в основании – песок, то с в расчетах не учитывается;

d₁ – глубина заложения фундаментов бесподвальных сооружений от уровня планировки, d₁=2,55 м;

d_b – глубина подвала – расстояние от уровня планировки до пола подвала, м (для сооружений с подвалом шириной B  20 м и глубиной свыше 2 м принимается = 2 м, при ширине подвала B  20 м - = 0), т.к. здание бесподвальное, то в расчетах не учитывается.

4)

Так как разница между R₀ и R₁ более 15%, но был принят фундамент с минимальными размерами подошвы, то размеры подошвы устраивают.

5) Проверяем фактическое давление на грунт с учетом веса фундамента и грунта на его обрезах и сравниваем его с расчетным:

P_ср≤R

P_max≤1,2R

P_min≥0

Рисунок 8. Эпюра давлений

под подошвой фундамента

а) Определим среднее давление по подошве от основного сочетания расчетных нагрузок:

где G_ф^II – вес фундамента, равный:

где V_б – объем фундамента, равный объему бетона в нем, V_б=3,86 м³;

γ_ж/б – удельный вес железобетона, γ_ж/б=0,024 МН/м³;

G_гр^II – вес грунта на обрезах фундамента, равный:

где V_пр – объем призмы со стороной основания, равной ширине подошвы фундамента, и высотой, равной расстоянию от подошвы фундамента до уровня чистого пола, V_пр=2,1×1,5×2,55=8,03 м³;

V_б – объем фундамента, равный объему бетона в нем, V_б=3,86 м³

γ₂₉ – удельный вес грунта (№29), γ₂₉=0,0198 МН/м³;

Значит подбор подошвы проведен верно.

Далее выполним проверку краевых давлений под подошвой фундамента:

б) Максимальное давление:

где W – осевой момент сопротивления площади подошвы фундамента, для прямоугольной формы подошвы:

где a и b – стороны подошвы фундамента;

в) Минимальное давление:

Т.к. все условия выполняются, то для колонн с размером сечения 600×400 мм принимаем монолитный фундамент стаканного типа марки ФБ 1–6 с размером подошвенной ступени плитной части 2,1×1,5×0,45 м.

Рисунок 9. Фундамент марки ФБ 1–6