8.3. Определение глубины заложения фундаментов

Глубина заложения фундамента должна определяться с учетом:

1. назначения, а также конструктивных особенностей здания (например, наличия подвалов, подземных коммуника­ций, фундаментов под оборудование и т. д.);

2. величины и характера нагрузок, действующих на основание;

3. геологи­ческих и гидрогеологических условий площадки строитель­ства;

4. глубины промерзания грунта.

Нормативную глубину промерзания Н^н определяют по СНиП 2.01.01.-82.

Расчетная глубина сезонного промерзания грунта Н у фун­даментов определяется по формуле:

Н = m_t · Н^н , (28)

где m_t – коэффициент, учитывающий влияние теплового ре­жима здания,

рекомендуется принять равным 0,8.

8.4. Определение размеров подошвы фундамента

Фундамент в данном проекте рассчитывается только на действие вертикальной центрально приложенной нагрузки. При определении грузовой площади выбирается самый на­груженный фундамент под колонну, расположенный по сред­ней продольной оси здания, если здание имеет более, чем один пролет. Если здание однопролетное, то выбирается фундамент под колонну, расположенную по продольной оси А.

При проектировании производится сбор нагрузок, учитываются постоянные и временные нагрузки и определяется вертикальная суммарная расчетная нагрузка, действующая на уровне верхнего обреза фундамента N _II, при этом коэффициенты перегрузки при­нимаются в соответствии со СНиП 2.01.07-85 (Нагрузки и воз­действия).

Составляется расчетная схема. Определяется предвари­тельное значение расчетного сопротивления основания при условном значении ширины подошвы фундамента равной 1 м (то же и для ленточного фундамента). В случае отсутствия под­вала (h_о= 0) формула для определения R упрощается и при­нимает вид:

Мпа: (29)

Определяется ориентировочная площадь подошвы столб­чатого фундамента (м²):

, (30)

где N _II – суммарная расчетная нагрузка, γ_ср =2,3 тс/м³.

Если фундамент в плане имеет очертание в виде квадрата, то сторона подошвы фундамента определяется, как

b =√ F м; (31)

если в виде прямоугольника, то

b =√ F / k, м; (32)

при k = a / b = (1 - 1,5), где b – меньшая сторона подошвы фунда­мента, a – большая.

Уточняем размеры монолитного или сборного фундамен­та, имеющего типовые размеры, с размерами и площадью по­дошвы, близкой к расчетной.

Уточняем значение расчетного сопротивления R при вы­бранных размерах подошвы фундамента.

Определяем среднее фактическое давление по подошве фундамента Р_ср с учетом собственной массы (веса) фунда­мента G_II^ф и массы (веса) грунта на его обрезах G_II^гр (МПа):

. (33)

Сопоставляем фактическое давление Р_ср с уточненным расчетным R. Необходимо, чтобы соблюдалось условие:

.

В этом случае размеры фундамента выбраны экономиче­ски целесообразными. Если это условие не соблюдается, не­обходимо откорректировать размеры подошвы фундамента так, чтобы это условие соблюдалось.

Ширина подошвы ленточного фундамента определяется по аналогичной методике, но суммарную расчетную нагрузку необходимо подсчитывать на 1 м длины ленточного фундамента.

Пример.

Определить глубину заложения и размеры столбчатого фундамента каркасного здания пролетом L—12 м, шагом колонн b — б м, высотой помещений 6,0 м. Покрытие по двух­скатным железобетонным балкам из плит ПНС размером 3х6 м с пароизоляцией из одного слоя пергамина, утеплителя из арболита с ρ_о=400 кг/м³ толщиной 90 мм, цементной стя­жки толщиной 25 мм и гидроизоляционного ковра из трех слоев рубероида по одному слою пергамина. Железобетонная колонна сечением 400х400 мм. Размер окон 3,0 х 3,0 м. Сте­ны из арболитовых панелей толщиной 200 мм ρ=6000Н. Фундаментная балка таврового сечения длиной 5 м. Грунт основания суглинок, удельная масса γ_ср =2,54 г/см³, объёмная масса γ_II =1,92 г/см³, природная влажность W=0,22; влажность на границе текучести W_L=0,30; влажность на границе раскатывания z W_р =0,13; угол внутреннего трения φ _II =24º; удельное сцепление С _II =0,01 Мпа; модуль деформации Е=16,6 Мпа.

Грунтовые воды на отметке 2,6 м от отметки планировки. Отметка планировки принимается на 0,15 м ниже уровня чистого пола.

Расчёт столбчатого фундамента под промежуточную колонну

1. Сбор нагрузок. Определяем значения расчётных нагрузок, действующих на фундамент. Грузовая площадь определяется как произведение половины пролёта на шаг колонн. F = b ·L / 2 = 6 · 12 / 2 = 36 (м²).

Кровля – З слоя рубероида

Стяжка цементная – 25

Утеплитель арболит –90

пли Гидроизоляция–1 слой пергамина

Настил– ж.б.плиты ПГ- 1 Г

Рис.6. Конструкция ограждающей части железобетонного покрытия

Рис.7 Схема расчетного участка стены: 1–расчетный столбчатый фундамент;

2–фундаментная балка; 3–колонна; 4–двухскатная балка покрытия (а–размер подошвы фундамента; а₁– размер фун­дамента поверху; b–шаг колонн; Н–высота помещения;

Н₀–высо­та стены, от отм. 0.000 до отметки карниза)

Таблица 24

Вид и расчет нагрузки	Нормативная нагрузка,Н	Коэф.пере-грузки		Расчетная нагрузка,Н
Постоянные нагрузки
1. Масса 1м2 покрытия ж/б панель ПНС массой 23000 Н, размером 3*6=18 м2 ;23000/18=1280Н	1280	1,1		1409
2. Пароизоляция (пергамин)	5	1,2		6,0
3. Утеплитель (арболит с ρо=4000 Н/м3 ) толщиной 0,09 м; 0,09·1·4000=360 Н	360	1,2		432
4. Цементная стяжка с ρо=18000 Н/м3 толщиной 0,025 м; 0,025·1·18000=500 Н	500	13		600
5. 3 слоя рубероида и битумная мастика – 45 Н	45	1,1		49,5
Итого: gн	2190			2550
6. Нагрузка на одну опору от покрытия, gпокр=2500·36				91800
7. Масса двухскатной ж/б балки 1Б.12-34, массой 41000 Н, на одну опору 20500 Н	20500	1,1		22550
8. Нагрузка на фундамент от массы стены (арболит) , qст = (Fст - Fок)·ρо·b ; qст = (43,2-9)·0,2·6000 = 41040 Н Fст = 6·(6+0,8+0,3+0,1) = 43,2 м² Fок = 3·3 = 9 м²	41040	1,2		gст=49249
9. Масса опоры (колонны сечением 0,4х0,4 м) qоп= f·H·ρо = 0,4·0,4·6·25000 = 24000 H	24000	1,1		qоп=26400
10. Масса фундаментной балки длиной 5 м	13000	1,1		qф.б=14300
Временные нагрузки
11. Кратковременная от снега (IV район); 1500 н/м²; 1500·36=54000 Н	54000	1,4	Ркр=75600
Итого: суммарная расчетная вертикальная нагрузка на фундамент в уровне его верхнего обреза	NII = 279899

Получим, что суммарная расчетная вертикальная нагрузка, дей­ствующая на фундамент на уровне его верхнего обреза, равна 279,899 кН; округляя эту величину, получим N_II =280 kH.

2. Оценка инженерно - геологических условий площадки строительства

1) Объемная масса (вес) скелета грунта (суглинок), г/см³.

, г/см³.

2. Коэффициент пористости .

3) Пористость .

4) Степень влажности .

Получим суглинок, насыщенный водой.

5) Число пластичности 1р = W_L - W_p = 0,30 - 0,13 = 0,17.

Расчет подтверждает наименование грунта – суглинок.

6) Показатель консистенции .

Суглинок имеет тугопластичную консистенцию.

7) Коэффициент сжимаемости.

Определим вначале приведенный коэффициент сжимаемо­сти по формуле:

, см²/кг·с;

;

a = а₀·(1 + l0) = 0,0039·1,62 = 0,063 , см²/кг·с.

Получили, что грунт основания – слабосжимаемый.

Заключение. Площадка пригодна для возведения соо­ружения. В основании фундаментов здания залегает слабо­сжимаемый, водонасыщенный суглинок, находящийся в тугопластичном состоянии. Грунтовые воды ниже глубины зало­жения фундамента, на отметке 2,6 м, поэтому при рытье кот­лована не придется организовывать водоотлив.

3. Определение глубины заложения фундамента

Нормативная глубина промерзания для района равна 1,5 м.

Расчетная глубина сезонного промерзания Н = m_t · Н^н = 0,8·1,5 0 = 1,2 м.

Глубина заложения фундамента обусловлена и его конструкцией. Примем блок-стакан высотой 1000 мм и блок-подушку высотой 300 мм. В этом случае глубина зало­жения фундамента составит 1,3 м.

Определение размеров подошвы фундамента.

1) Определяем расчетное давление на основание R при условной ширине фундамента b=1,0 м:

= , т·с/м².

2) Определяем ориентировочную площадь подошвы столб­чатого фундамента, м²:

.

3) Определяем ширину подошвы фундамента, м: b =√ F = √ 1,72 =1,31.

Принимаем блок-плиту размерами 1,3х1,3 м в соответствии с типовыми размерами.

4)Уточняем расчетное сопротивление при b=1,3 м:

R = .

5) Определяем среднее фактическое давление по подошве фундамента с учетом собственной массы фундамента и массы грунта на его обрезах, принятые размеры блок-стакана 1х1х1 м, блок-плиты 1,Зх1,3 м:

.

6) Сопоставим фактическое давление Р_ср с уточненным расчетным давлением на основание R:

;

.

Итак, принимаем глубину заложения фундамента –1,30 м, блок-плиту – 1,Зх.