3. Расчет и конструирование фундаментов по выбранным вариантам

3.1 Расчёт фундаментов мелкого заложения

3.1.1 Определение глубины заложения фундаментов

1) по назначению и конструктивным особенностям - здание имеет подвал глубиной 2,7 м;

2) по существующему и проектируемому рельефу - рельеф спокойный - ограничений нет;

3) по глубине заложения фундаментов существующих сооружений - ограничений нет;

4) по нагрузкам – на основания и фундаменты - ограничений нет;

5) по инженерно-геологическим и гидрологическим условиям площади строительства - несущий слой – супесь твердая, с коэффициентом пористости е=0,542 может служить естественным основанием;

6) по глубине сезонного промерзания грунтов - нормативная глубина промерзания для г. Быхов d_fn=1,28м, следовательно, в любом случае подошва фундамента будет ниже глубины промерзания и для супеси твердай d_fnx0,4=1,28х0,4=0,512 м.

Назначаем глубину заложения фундамента в зависимости от п.1 и п.5 гл.4[17].

Согласно рисунку 3.1. планировочная отметка DL = 260,7м (-1,05).

Отметка чистого пола, согласно заданию, при DL= -1,05 м будет равна

261,75 м. Отметка пола подвала будет в этом случае равна 261,75-2,7=259,05м. Отметка низа перекрытия над подвалом 261,45м. Принимаем конструкцию фундамента из четырех блоков высотой 0,6 м, одного блока высотой 0,3 и подушки высотой 0,3 м. Отметка подошвы фундамента составит 258,45(-3,300)м.

Глубина заложения фундамента D=260,7-258,45=2,250м

Рисунок 2 – К определению глубины заложения фундамента

3.1.2 Определение размеров ленточного железобетонного фундамента.

Определяю размеры подошвы ленточного железобетонного фундамента под наружную стену толщиной 51 см с подвалом для восьмиэтажного жилого дома. Глубина заложения – 3,3 м. Длина здания 37,0 м, высота Н=26,9 м. Краевые давления под подошвой центрально нагруженного фундамента:

(11)

площадь подошвы А=b∙1п.м.

Р_max1,2R.

Расчетное сопротивление грунта R:

, (12)

где _С1 и _С2 – коэффициенты условий работы, учитывающие особенности работы разных грунтов в основании фундаментов и принимаемые по таблице 16;

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 (здесь z₀=8м);

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, принимаемые по таблице 17, методического указания;

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.

Так как L/H=1,38, I_L<0.25 то по таблице 16: _С1=1,25, _С2=1,1, k=1,1, k₂=1, _II= ^’_II=19,856кН/м³, при _II=29,08^о, М_=1,07, М_q=5,25, М_С=7,68, d_b=2м, C_n =17,32.

Задаваясь значением ширины подошвы фундамента b, определяем давление под подошвой Р_max и расчетное сопротивление грунта R. .

Определяем площадь подошвы фундамента (предварительно)

(13) (14)

Принимаем ширину фундамента в=1м

Уточняем А при R₁=406.664 кПа:

Принимаем ширину фундамента в=1.2м

Выбираем фундаментную плиту ФЛ12.24-1,Gф=16.3кН и стеновые блоки шириной 0,5-ФБС 24.5.6-Т(ГОСТ13579-78) с Gбл=16,3кН(4шт) и ФБС 12.5.3-Т с Gбл=3,8кН.

Значение удельного веса обратной засыпки принято равным , где коэффициент 0,95 выражает соотношение между удельными весами грунтов нагруженной и ненагруженной структуры [8].

Рисунок 3 – Расчетная схема фундамента

Нагрузка от перекрытия Р₁=30кН,

(15)

Собственный вес фундамента составит:

(16)

Принимаем интенсивность временной равномерно распределенной нагрузки на поверхности грунта q=10кН/м². Эту распределенную нагрузку заменим фиктивным слоем грунта h_пр:

(17)

Активное давление грунта на стену подвала находим по формуле:

(18) Характеристики грунта засыпки за пазухи фундамента примем:

;

tg²(45⁰-14⁰)=tg²31⁰, tg31⁰=0,6009, tg²31⁰=0,3611.

Вычислим плечо равнодействующей активного давления относительно подошвы фундамента:

(19)

Найдем вес грунта на уступе фундамента:

.

Определим плечо силы G_гр

.

Среднее давление подошвы фундамента

(20)

Вычисляем момент относительно центра тяжести подошвы фундамента:

М=М_0II+E_ae_a+P₁e₁G_грe₂= кНм. (21)

Момент сопротивления подошвы фундамента:

(22)

Краевые давления будут равны:

;

P_max= ;

P_min= .

R=

P_max= >1,2R=1,2∙411,975= ;

P_min= 0;

R=411,975кПа;

Следовательно, размеры подошвы фундамента подобраны неправильно.