Конструктивные особенности сооружений

К особенностям сооружений, влияющим на выбор глубины заложения подошвы фундамента, относятся: наличие подвальных помещений, приямков, глубоких фундаментов под оборудование, примыкание к фундаментам ранее построенных или будущих сооружений, характер подземного хозяйства около объекта строительства, а также конструкции самого фундамента.

Минимальная глубина заложения фундаментов по конструктивным требованиям принимается не менее 0,5 м от спланированной поверхности территории.

Подземные воды не оказывают непосредственного влияния на глубину заложения фундаментов. Однако заложение фундаментов ниже уровня подземных вод следует избегать, так как потребуется организация водоотлива в период разработки котлована и крепление его стенок, а также водозащитные мероприятия.

В слоистых основаниях все фундаменты предпочтительно возводить на одном уровне и желательно в одном слое грунта. Глубина заложения в несущий слой грунта должна быть не менее 10-15 см.

Определение размеров подошвы фундамента

После того как задались типом и глубиной заложения фундамента, определяют размеры его подошвы.

Основные размеры подошвы фундаментов определяются исходя из расчета оснований по деформациям (по II предельному состоянию). Площадь подошвы предварительно может быть определена из условия:

(3)

где – среднее давление по подошве фундамента от основного сочетания расчетных нагрузок;

- расчетное сопротивление грунта основания, определяемое по формуле (4).

(4)

где и - коэффициенты условий работы, принятые по табл.3.

- коэффициент, принимаемый равным k = 1, если прочностные характеристики грунта ( и с) определены непосредственными испытаниями, и k =1,1, если они приняты по таблицам [4];

- коэффициенты, принимаемые по табл.4;

- коэффициент, принимаемый равным 1 при 10м;

при 10м ( = 8м);

- ширина подошвы фундамента м;

 - осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента, кН/м³;

 - осредненное расчетное значение удельного веса грунтов залегающих выше подошвы фундамента, кН/м³;

_I - расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего под подошвой фундамента, кПа;

- 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).

- глубина заложения фундаментов бесподвальных сооружений от уровня планировки или приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подвала.

Выполнение условия осложняется тем, что обе части равенства содержат искомые геометрические размеры фундамента. Поэтому расчет ведется методом последовательных приближений.

Центрально нагруженный фундамент

Центрально нагруженным считают фундамент, у которого равнодействующая внешних нагрузок проходит через центр площади его подошвы.

На основание кроме вертикальной нагрузки, действующей на обрез фундамента, передаются расчетные значения веса фундамента и грунта обратной засыпки на его уступах (рис.3). Сумма этих нагрузок уравновешивается реактивным давлением грунта.

Таблица 3

Грунты	Коэффициент gс1	Коэффициент gс2 для сооружений с жесткой конструктивной схемой при отношении длины сооружения или его отсека к высоте L/H, равном
		4 и более	1,5 и менее
Крупнообломочные с песчаным заполнителем и песчаные, кроме мелких и пылеватых	1,4	1,2	1,4
Пески мелкие	1,3	1,1	1,3
Пески пылеватые:
маловлажные и влажные	1,25	1,0	1,2
насыщенные водой	1,1	1,0	1,2
Пылевато-глинистые, а также крупнообломочные с пылевато-глинистым заполнителем с показателем текучести грунта или заполнителя IL £ 0,25	1,25	1,0	1,2
Пылевато-глинистые, а также крупнообломочные с пылевато-глинистым заполнителем с показателем текучести грунта или заполнителя 0,25 < IL £ 0,5	1,2	1,0	1,1
Пылевато-глинистые, а также крупнообломочные с пылевато-глинистым заполнителем с показателем текучести грунта или заполнителя IL > 0,5	1,0	1,0	1,0

Примечания:

1. Для зданий с гибкой конструктивной схемой значение коэффициента g_с2 принимается равным единице.

2. При промежуточных значениях L/H коэффициент g_с2 определяется по интерполяции.

Таблица 4

Угол внутреннего трения, jII, град.	Коэффициенты			Угол внутреннего трения, jII, град.	Коэффициенты
	Мγ	Mq	Мc		Мγ	Mq	Мc
0	0	1,00	3,14	23	0,69	3,65	6,24
1	0,01	1,06	3,23	24	0,72	3,87	6,45
2	0,03	1,12	3,32	25	0,78	4,11	6,67
3	0,04	1,18	3,41	26	0,84	4,37	6,90
4	0,06	1,25	3,51	27	0,91	4,64	7,14
5	0,08	1,32	3,61	28	0,98	4,93	7,40
6	0,10	1,39	3,71	29	1,06	5,25	7,67
7	0,12	1,47	3,82	30	1,15	5,59	7,95
8	0,14	1,55	3,93	31	1,24	5,95	8,24
9	0,16	1,64	4,05	32	1,34	6,34	8,55
10	0,18	1,73	4,17	33	1,44	6,76	8,88
11	0,21	1,83	4,29	34	1,55	7,22	9,22
12	0,23	1,94	4,42	35	1,68	7,71	9,58
13	0,26	2,05	4,55	36	1,81	8,24	9,97
14	0,29	2,17	4,69	37	1,95	8,81	10,37
15	0,32	2,30	4,84	38	2,11	9,44	10,80
16	0,36	2,43	4,99	39	2,28	10,11	11,25
17	0,39	2,57	5,15	40	2,46	10,85	11,73
18	0,43	2,73	5,31	41	2,66	11,64	12,24
19	0,47	2,89	5,48	42	2,88	12,51	12,79
20	0,51	3,06	5,66	43	3,12	13,46	13,37
21	0,56	3,24	5,84	44	3,38	14,50	13,98
22	0,61	3,44	6,04	45	3,66	15,64	14,64

Рис. 3. Расчетная схема центрально нагруженного фундамента

Реактивное давление грунта по подошве жесткого центрально нагруженного фундамента принимается равномерно распределенным интенсивностью:

(5)

где - расчетная вертикальная нагрузка на уровне обреза фундамента;

и - расчетные значения веса фундамента и грунта на его уступах;

- площадь подошвы фундамента.

В предварительных расчетах вес грунта и фундамента в объеме параллелепипеда ABCД, в основании которого лежит неизвестная площадь подошвы А, определяется приближенно из выражения:

(6)

где - среднее значение удельного веса материала фундамента и грунта на его уступах, обычно принимаемое при наличии подвала – 17 кН/м³, при отсутствии подвала - 20 кН/м³;

- глубина заложения фундамента, м.

Приняв и учтя вышеприведенное уравнение, получим формулу для определения необходимой площади подошвы фундамента

(7)

В первом приближении принимаем , значения которого приведены в таблицах 5 и 6.

Таблица 5

Расчетные сопротивления песков

Пески	Значения , кПа, в зависимости от плотности сложения песков
	Плотные	Средней плотности
Крупные	600	500
Средней крупности	500	400
Мелкие:
- маловлажные	400	300
- влажные и насыщенные водой	300	200
Пылеватые:
- маловлажные	300	250
- влажные	200	150
- насыщенные водой	150	100

Примечание: Для грунтов с промежуточными значениями значения определяют интерполяцией

Таблица 6

Расчетные сопротивления глинистых грунтов

Глинистые грунты	Коэффициент пористости, е	Значения , кПа, при показателе текучести грунта
Супеси	0,5	300	200
	0,7	250	150
Суглинки	0,5	350	250
	0,7	250	180
	1,0	200	100
Глины	0,5	600	400
	0,6	500	300
	0,8	300	200
	1,1	250	100

Примечание: Для грунтов с промежуточными значениями значения определяют интерполяцией

Рассчитав площадь подошвы фундамента А, находят его ширину:

• квадратный фундамент

• прямоугольный фундамент , где

• ленточный фундамент расчет ведется на длины фундамента, поэтому

• круглый фундамент

После вычисления значения b принимают размеры фундамента с учетом модульности и унификации конструкций и проверяют давление по его подошве по формуле (5). Найденная величина Р должна не только удовлетворять условию (3), но и быть по возможности близка к значению расчетного сопротивления грунта R (не более 10% в меньшую сторону). Наиболее экономичное решение будет в случае их равенства. В противном случае необходимо изменить размеры фундамента и повторить расчет.