10. Определение размеров подошвы центрально и внецентренно загруженных фундаментов

Размеры подошвы фундамента в основном зависят от механических свойств грунтов оснований и характера нагрузок, передающихся фундаменту, от особенностей несущих конструкций, передающих нагрузку фундаменту.

Размеры фундамента необходимо подобрать такими, чтобы выполнялось условие S  S_U, т.е. расчетные осадки не должны превышать допустимые. Выполнение этого условия реализуется при соблюдении следующих условий:

а) для центрально-сжатых фундаментов P_ср  R ;

б) для внецентренно сжатых фундаментов Р_ср  R ; Р_max  1,2R; Р_min  0 .

Если нагрузка от веса наземных конструкций F_V по обрезу фундамента известна, то давление под подошвой фундамента будет

,

где А- площадь подошвы фундамента, м;

G_гр, G_ф- вес обратной засыпки и вес фундамента.

В практических расчетах, вес грунта и вес фундамента, давление определяют по формуле

,

где _ср=20кН/м³ – среднее значение удельного веса фундамента и грунта на его обрезах.

Максимальное и минимальное давление под подошвой внецентренно нагруженного фундамента

,

где W – момент сопротивления подошвы фундамента, м³.

а - М_y=0; F_v0; б - ;

в - ; г -

Расчетное сопротивление грунта R характеризует предельный уровень напряжений в грунте, при котором основание еще можно считать линейно деформируемой средой, и определяется

,

где: _С1 и _С2 – коэффициенты условий работы, учитывающие особенности работы разных грунтов в основании фундаментов;

k – коэффициент, принимаемый: k=1 – если прочностные характеристики грунта ( и с) определены непосредственными испытаниями и k = 1,1 – если они приняты по нормативным таблицам;

k_Z – коэффициент принимаемый k_Z=1 при b<10 м; k_Z = z₀/b + 0,2 при b  10 м; b – ширина подошвы фундамента, м;

_II и - усредненные расчетные значения удельного веса грунтов, залегающих соответственно ниже подошвы фундамента (при наличии подземных вод определяется с учетом взвешивающего действия воды) и выше подошвы, кН/м³;

С_II – расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента, кПа;

d_b – глубина подвала – расстояние от уровня планировки до пола подвала, м (для сооружений с подвалом шириной B  20м и глубиной более 2 м принимается d_b = 2м, при ширине подвала В > 20 м принимается d_b = 0);

М_, М_q, М_с – безразмерные коэффициенты;

d₁ – глубина заложения фундаментов бесподвальных сооружений или приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подвала: d₁ = h_S + h_cf_сf/ , м;

h_cf – толщина конструкции пола подвала, м; _cf – расчетное значение удельного веса конструкции пола подвала, кН/м³.

12. Проверка несущей способности подстилающего слоя грунта.

При проектировании фундаментов иногда встречаются случаи, когда по многим причинам подошву фундаментов, низ свай, оболочек целесообразно расположить на пласте грунта небольшой мощности, но с высокой несущей способностью, который подстилается слоем грунта с более низкой несущей способностью.

За слабый принято считать грунт с модулем деформации Е ≤ 5 МПа. Наличие в пределах сжимаемой толщи слоя грунта менее прочного, чем грунт под подошвой фундамента, требует проверки условия _Zp + _Zq  R_z ,

где _Zp и _Zq – вертикальные нормальные напряжения, в грунте на глубине Z от подошвы фундамента соответственно дополнительные от нагрузки на фундамент и от собственного веса грунта, кПа;

R_Z – Расчетное сопротивление грунта а кровле слабого слоя для условного фундамента шириной b_z, м, определяемой по выражению

где ; ; N – вертикальная нагрузка на основание от фундамента;

ℓ и b – длина и ширина фундамента, м.

Для ленточного фундамента

Для квадратного

В том случае, если условие _Zp + _Zq  R_z не удовлетворяется, необходимо увеличить принятую ширину фундамента. Если условие не будет выполняться при ширине фундамента более 3 м, необходимо рассмотреть другой вариант фундамента, например, приняв свайный с прорезкой слабого слоя грунта сваями