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 крупных и средней крупности песков.

С учетом этих требований назначаем отметку подошвы фундамента 26,6, так как несущий слой – песок мелкий средней плотности. Отметка обреза фундамента 30,10 м. Высота фундамента 3,5м.

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

, (21)

, (22)

Отсюда, b = 7,6 м; l = 13,1 м.

Схема фундамента изображена на рисунке 5

Рисунок 5 – Схема фундамента 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(6 – 2)] + 2,5*19,62*(3,5 – 3)} = 371,56кПа.

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.

= (1,2*7,6*13,1) + (1,2*6,22*11,72) + (1,1*4,84*10,36) = 262,11 м³.

По формуле (26) Pf = 262,11*25 = 6552,75 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:

γ_s= p_{s *}g ,

γ_s =2,65*9,81 = 25,997 кН/м³;

_γsb _{= (25,997-9,84)/(1 + 0,61) = 10,04;}

γu₌γsb_{= 10,04.}

Объем грунта на уступах фундамента:

Vg = (119,47 – 87,48) + (87,48 – 55,16) = 64,31 м³.

По формуле (25) Pg = 64,31 * 10,04 = 645,67 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.

P = 3836,5 + 6552,75 + 2610 * 2 + 645,67 = 15992,8 кН.

По формуле (28) определяем

N = 15992,8 * 1,1 + 548,8 * 1,50 + (387,52 * 2) * 1,15 + (174,42*2)1,2= 19725,19 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 = 15992,8 * 1,1 + 955,08*1,1= 18642,67 кН

По формуле (27) p= 19725,19 /99,56 = 198,12 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.

198,12 кПа < 371,56/1,4 кПа; 198,12 кПа < 265,4 кПа.

Условие выполняется.