4. Технико-экономическое сравнение вариантов и выбор экономичного типа фундамента

Расчет объемов и стоимости ведется на один фундамент под колонну.

Сравнение вариантов фундаментов

№ п/п	Виды работ	Стоимость, у.е.		Варианты фундаментов
				Мелкого заложения				Свайные
				объем, м3		стоимость		объем, м3		стоимость
1	Разработка грунта под фундамент		4,1		14,86		36,08		16,69		68,43
2	Монолитные фундаменты железобетонные отдельные		21		14,86		312,06
3	Набивные бетонные сваи длиной до 10 м		80						16,69		1335
ИТОГО 348,14 1403,43

Выбираем наиболее экономичный тип фундамента и оставшиеся сечения выбираем по этому типу.

назначение глубины заложения фундаментов

Расчётная глубина сезонного промерзания:

d_f = k_h d_fn =0,8*0,6=0,48м

Размеры фундамента рассчитываем путем приближений.

N_II и Q_II  продольная и поперечные силы; M_II  изгибающий момент; d – глубина заложения; b – ширина фундаментов; d_b  высота подвала; h_cf – мощность бетонного пола подвала; d_s – расстояние от подошвы фундамента до бетонного подвала; h_ст  высота стакана; h_пл высота плиты.

D2=1+0,9+0,6=2,5 м

D3=0,15+0,9+0,6=1,65м

Определяем площадь подошвы фундамента в первом приближении:

2- =1680/(182-20*2,5)=12,72 м²

3- =480/(182-20*1,65)=3,22 м²

где N_II – расчетная вертикальная нагрузка на верхний обрез фундамента, собранная по второму предельному состоянию; R_о – условное расчетное сопротивление грунта, принимаемое по данным главы 2; γ_ср – средний удельный вес тела фундамента и грунта на его обрезах, равный 17 кН/м³ при наличии и 20 кН/м³ при отсутствии подвала; d_п  глубина заложения фундамента от природного рельефа.

После определения подошвы фундамента выбираем его ширину:

для отдельно стоящих фундаментов ширина подошвы зависит от соотношений размеров колонн:

для прямоугольных колонн  , где h – соотношение длины колонны к ее ширине.

=12,72/1,5=2,9м принимаем b=3 м

=3,65/1=1,9м принимаем b=2,4 м

Рассчитывается во втором приближении площадь подошвы фундамента.

2- =1,2*1/1,1*(0,56*1,1*3*19,1+3,21*2,5*19,1+5,84*25)=364,68 кН/м³.

3-

=1,2*1/1,1*(0,61*1,1*1,9*20,5+3,44*1,65*20,5+6,04*28)=347 кН/м³.

где k – коэффициент, принимаемый равным 1,1, если  и с приняты по таблицам и 1,0, если прочностные характеристики определены непосредственными испытаниями; _c1 и _c2  коэффициенты условий, принимаемые по табл. 3.2; M_ , M_q , M_c  безразмерные коэффициенты, принимаемые по прил. 1; _II и _II – усредненные расчетные значения удельных весов грунтов, залегающих соответственно ниже и выше подошвы фундамента (кН/м³); c_II – расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента (кПа); d_b  глубина подвала, отсчитываемая от пола подвала до дневной поверхности; d₁  глубина заложения фундаментов бесподвальных сооружений от уровня планировки.

После определения подошвы по расчетному сопротивлению R назначается ширина фундамента по вышеизложенному принципу. Значения размеров подошвы фундаментов должны соответствовать:

данным табл. 3.3 для отдельно стоящих фундаментов;

Размеры подколонников, мм Таблица 3.3

Сечение колонны	Размеры стакана в плане	Размеры стакана
		глубина	в плане (верха)
300×300	900×900	900	550×550

Высоту отдельно стоящих монолитных фундаментов принимают в зависимости от глубины заложения фундаментов. Она может изменяться в пределах 1500, 1800, 2400, 3000, 3600 и 4200 мм. Верхний обрез фундамента должен быть на 150 мм ниже планировочной отметки поверхности земли. Соотношение сторон прямоугольных фундаментов назначается в зависимости от размеров базы железобетонных и металлических колонн.

При определении R необходимо учесть влияние уровня грунтовых вод на взвешивающее действие вод на расчетное значение удельных весов грунта.

По полученным значениям b и d конструируется фундамент (рис. 3.1).

Для окончательного назначения размеров фундамента проверяют следующие условия: для отдельно стоящих фундаментов:

Р ≤ R,

P_max ≤ 1,2R

P_min / P_max > 0,25.

Среднее давление по подошве фундамента

,

где N_сум – суммарная вертикальная нагрузка на подошву фундамента; А  площадь подошвы фундамента.

N_сум = N_II + N_ф + G_гр, (3.8)

где N_II - вертикальная продольная сила на обрезе фундамента, определенная при сборе нагрузок; N_ф – вес фундамента; G_гр – вес грунта на обрезах фундамента.

2- N_ф=(0,9*1,5*1+0,6*3*6)*24=291 кПа

3-N_ф=(0,9*0,9*0,9+2,4*2,4*0,6)24=100,44 кПа

2-G_гр=(2,5*3*6*-12,15)*19,1=627,43 кН

3-G_гр=(1,65*2,4*2,4-4,18)*19,1=109,03 кН

2-N_сум = N_II + N_ф + G_гр=1680+291+627,43=2598,43 кН

3-N_сум = N_II + N_ф + G_гр=480+100,44+109,03=689,47 кН

_2- =2598,43/18=144,35 кН≤ R=364,68

_3- =689,47 /5,76=119,69 кН≤ R=347

Р ≤ 1,2*R

2-144,35 < 1,2*364,68 =473

3-119,69 < 1,2*347 =416

Максимальное и минимальное значения давления по подошве фундамента вычисляются по формуле:

,

где М_сум – суммарный изгибающий момент по подошве фундамента; W – момент сопротивления подошвы фундамента.

2-М_сум = М_II + Q_II h_ф =880кН

3-М_сум = М_II + Q_II h_ф =139,5кН

где М_II – изгибающий момент, действующий на верхнем обрезе фундамента и определенный при расчете рамы; Q_II  поперечная сила, определенная при расчете рамы; h_ф – высота фундамента.

Момент сопротивления площади подошвы фундамента определяют по формулам:

для столбчатых фундаментов:

;

где l и b – длина и ширина подошвы фундамента.

_2- =18

_3- =1,54

_2- =144,35 -48=96

=144,35+48=192

P_min / P_max 96/192=0,5> 0,25.

_3- =2,4*2,4²/6=2,3

=119,69 -90,58=54,42

=119,69 +90,58=210,27

P_min / P_max =0,27> 0,25.

177,26/216,16=0,26>0,25

Условия выполняются, значит размеры фундаментов выбраны верно.