4 Определение геометрических размеров фундамента

Площадь подошвы фундамента:

N – расчетная нагрузка, действующая на фундамент, на уровне обреза, кН;

γ_ср – средний удельный вес фундамента и грунта на его уступах, кН/м³. Принимаем γ_ср = 20 кН/м³.

d – глубина заложения фундамента, м;

R₀ – расчетное сопротивление грунта основания, кПа.[3]

При показателе текучести грунта (суглинок) J_L = 0 и коэффициенте пористости ε = 0,7 принимаем R₀ = 250 кПа. [4]

Предварительно определим размер меньшей стороны подошвы фундамента, исходя из его работы центральное загружение максимальной продольной силой.

b = A^0,5 = (3,897 м²)^0,5 =1,974 м;

Зададимся соотношением:

Тогда большая сторона фундамента:

Площадь фундамента согласно принятым размерам сторон:

Aф = l · b = 2,467 · 1,974 = 4,87 м².

Среднее давление под подошвой фундамента Р не должно превышать расчетного сопротивления грунта основания R, определяемое по формуле:

где γ_С1, γ_С2 – коэффициенты условий работы, принимаем:

γ_С1 = 1,25, для пылевато-глинистых грунтов, при J_L ≤ 0,25; [3]

γ_С2 = 1,1, при отношении длины здания к высоте L/H ≤ 1,5; [3]

С_n – нормативное значение сцепления грунта, принимаем:

С_n = 28 кН/м², при 0 < J_L ≤ 0,25 и ε = 0,7 (суглинки); [3]

φ_n – нормативное значение угла внутреннего трения, принимаем:

φ_n = 23⁰, при 0 < J_L ≤ 0,25 и ε = 0,7 (суглинки); [3]

К = 1,1 – если значения характеристик грунта C_n и φ_n приняты по таблице; [3]

M_γ, M_g, M_C – коэффициенты, зависящие от угла внутреннего трения грунта, принимаем:

M_γ = 0,69, при φ_n = 23⁰;

M_g = 3,65, при φ_n = 23⁰;

M_C = 6,24, при φ_n = 23⁰; [3]

K_Z – коэффициент зависящий от ширины подошвы фундамента b, принимаем:

K_Z = 1, при b < 10 м; b = 2,233 м;

γ_II, γ'_II – осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих, соответственно, ниже, выше подошвы фундамента, принимаем:

γ_II = 19 кН/м³;

γ’_II = 18 кН/м³;

Величины R0 и R резко отличаются, поэтому делаем еще одно приближение, определим вновь А.

b = A^0,5 = (2,6 м²)^0,5 = 1,613 м;

Тогда большая сторона фундамента:

Площадь фундамента согласно принятым размерам сторон:

Aф = l · b = 3,139 · 2,511 = 7,882 м².

Величины R₀=361,618 и R=355,7 кПа отличаются на 1,63%, поэтому расчет продолжаем.

b = A^0,5 = (2,647 м²)^0,5 = 1,627 м.

Тогда большая сторона фундамента:

Площадь фундамента согласно принятым размерам сторон:

Aф = l · b =2,234 · 1,627= 3,309 м².

Величины R₀=355,7 и R=355,931 кПа отличаются на 0,001 %, поэтому расчет прекращаем.

Максимальное и минимальное значение давления под краем фундамента для прямоугольного фундамента вычисляется по следующей формуле:

где N_ф – продольная сила на уровне подошвы фундамента;

e₀ – эксцентриситет сил Na относительно центра тяжести площади подошвы фундамента,

N_ф = N+G_ст+γm×d×Aф;

N_ф=872,834+329,175+20×1,3×3,309 = 1288,043 кН;

G_ст –расчетная нагрузка от веса стены и фундаментной балки.

G_ст = g1×∑h×l×γn×γf ,

где g1 = 2,5кН/м² - вес 1м² стеновых панелей;

∑h – суммарная высота полос стеновых панелей

G_ст = g1×∑h×l×γn×γf = 2,5×7.0×18×1,1×0,95 =329,175 кН

М_ф – расчетный момент на уровне подошвы фундамента.

М_ф = G_ст×ℓ_ст = 329,175×0,65 = 213,96 кН*м

ℓ_ст = 500/2+800/2 = 650мм – эксцентриситет расчетной нагрузки.

e_о = М_ф/N_ф = 213,96/2751,96 = 0,078 м – эксцентриситет сил N_ф

относительно центра тяжести площади подошвы фундамента.

p _max = 872,834×(1+6×0,166/2,234)/ 3,309 = 392,94 кПа

p _min = 872,834×(1-6×0,166/2,234)/ 3,309 = 134,611 кПа

p _max = 392,94 кПа

1,2R = 440,34 кПа

Т.к. здание оборудовано мостовым краном Q = 300кН, принимаем трапециевидную эпюру напряжений под подошвой фундамента с отношением