3 Проектирование фундамента мелкого заложения

Конструкция фундамента мелкого заложения определяется глубиной заложения подошвы фундамента и размерами его в плане в уровне обреза и в уровне подошвы.

Линию обреза фундамента располагают в руслах рек не менее, чем на 0,5 ниже уровня меженных вод. Размеры фундамента в уровне обреза назначают на 0,5–1 м больше размеров надфундаментной части.

В руслах рек подошва фундамента должна быть заглублена не менее, чем на 2,5 м ниже отметки наибольшего расчетного размыва дна реки.

Подошва фундамента должна быть заглублена в несущий слой не менее чем на 0,5

метров для песка мелкого средней крупности.

С учетом этих требований назначаем отметку подошвы фундамента 32,75, так как несущий слой – песок мелкий средней плотности. Отметка обреза фундамента 35,95м. Высота фундамента 3,3 м.

Определяем размеры фундамента в уровне подошвы. Ширина и высота фундамента определяются по формулам:

, (21)

, (22)

Отсюда, b = 4,8 м; l = 9,8 м.

Схема фундамента изображена на рисунке 5

Рисунок 5 – Фундамент мелкого заложения

Находим расчетное сопротивление грунта основания по формуле:

R= 1,7 * {R0*[1 + k1(b - 2)] + k2 * γ* (d - 3)}, (23)

где – условное сопротивление грунта сжатию, кПа;

– ширина подошвы фундамента, при ширине более 6 м принимается 6 м;

– глубина заложения подошвы фундамента, м;

– осредненное значение удельного веса грунта, расположенного выше

подошвы фундамента, = 19,62 кН/м³;

k₁иk₂ – коэффициенты, принимаемые по таблице 4.1 [1].

По формуле (25) R = 1,7*{147*[1 + 0,08(4,8 – 2)] + 2,5*19,62*(3,8 – 3)} = 372,59 кПа.

Уточняем нагрузки, действующие в уровне подошвы фундамента. Определяем вес фундамента по формуле:

P_f=V_f *γ, (24)

где – объем фундамента, м³;

– удельный вес материала фундамента, = 25 кН/м³.

= (1,1*4,8*9,8) + (1,1*3,5*8,5) + (1,1*2,3*7,3) = 101,9 м³.

По формуле (26) Pf = 101,9*25 = 2547,5 кН.

Определяем вес грунта на уступах фундамента.

P_g = V_g *γ_u, (25)

где V_g – объем грунта на уступах фундамента, м³;

γ_u – осредненное значение удельного веса грунта с учетом взвешивающего действия воды.

Удельный вес грунта во взвешенном состоянии определяется по формуле:

γ_sb =γ_s - γ_w/1+e , (26)

где γ_s – плотность частиц;

γ_w – удельный вес воды,γ_w = 9,84 кН/м³;

e – пористость.

Ищем удельный вес грунта:

1. Супесь пластичная

γ_s= p_{s *}g ,

γ_s =2,7*9,81 = 26,5 кН/м³;

_γsb _{= (26,5-9,84)/(1 + 0,643) = 10,14;}

2)Песок мелкий средней плотности насыщенный водой

γ_s= p_{s *}g ,

γ_s =2,65*9,81 = 26,0 кН/м³;

_γsb _{= (26,0-9,84)/(1 + 0,747) = 9,25;}

γu_{= (10,14*1,2+9,25*2,6)/3,8 = 9,53}

Объем грунта на уступах фундамента:

Vg = (51,74 – 32,73) + (32,73 – 17,4) + 7,62 = 41,96 м³.

По формуле (25) Pg = 41,96 * 9,53 = 399,88 кН.

Находим среднее давление под подошвой фундамента.

_{p= N/A,} (27)

где N – сумма вертикальных сил, действующих на фундамент, кН;

A – площадь подошвы фундамента, м².

При действии нагрузки А14:

N = P * γf1 + Fvυ1(T) * γf (T) + (Fvυ1(P) + Fvυ2(P)) * γf(P) + Fvp*γfпеш, (28)

где – собственный вес конструкций пролетных строений, тела опоры

и фундамента, кН;

γf (T) –коэффициент надежности по нагрузкедля тележки,γf (T)= 1,50;

Fvp – нагрузка от пешеходов,Fvp= 1,20;

γf(P) – коэффициент надежности для равномерно распределенной части нагрузки

А 14, γf(P)= 1,15;

Fvυ1(T)– давление на опору от тележки на большем пролете, кН;

Fvυ1,2(P)– давление на опору на 1 и 2 пролетах, кН;

γf1–коэффициент надежности по нагрузке, для постоянных нагрузок γf1=1,1.

Уточняем вес опоры с учетом обреза фундамента:

Р^* =862,25+19,5 = 881,75 кН

P = 881,75 + 2547,5 + 1072,5* 2 + 399,88=5974,13 кН.

По формуле (28) определяем

N = 5974,13 * 1,1 + 529,2 * 1,50 + (155,23 * 2) * 1,15 + (54,45*2)*1,2= 7853,05 кН

При действии временной нагрузки Н14:

N = P* γf1 + F _vυ1^H14 * γf^нк; (29)

где γf^нк =1,10;

По формуле (29) определяем

N = 5974,13 * 1,1 + 876,96*1,1= 7536,2 кН

По формуле (27) p= 7853,05 /47,04 = 166,94 кПа.

Среднее давление под подошвой фундамента должно удовлетворять условию

, (30)

где R – расчетное сопротивление грунта в уровне подошвы фундамента, кПа;

– коэффициент надежности по назначению сооружения, =1,4.

166,94 кПа < 372,59 /1,4 кПа; 166,94 кПа < 266,14 кПа.

Условие выполняется.