3. Разработка вариантов фундаментов

1. Расчет отдельно стоящего фундамента на естественном основании

3.1.1 Выбор глубины заложения фундамента

Глубина заложения по промерзанию определяется с учетом СНиП [4]. По карте глубин промерзания для Санкт-Петербурга d_fn = 1.4 м. При положении УГВ на глубине 1,5 м фундамент нужно закладывать не менее, чем на расчетную глубину промерзания. Время строительства неизвестно, поэтому принимаем К_h = 1, таким образом, d = d_fn = 1.4 м.

По грунтовым условиям максимальная толщина насыпного слоя и торфа, не подходящих для опирания фундамента, равна 3,5 м, тогда d = 3.5 м.

Выбираем максимальную из требуемых глубину заложения 3,5 м.

Рисунок 3.1 – Глубина заложения фундамента

3.1.2 Предварительные размеры подошвы фундамента

где = 2670 кН – суммарная расчетная нагрузка по обрезу фундамента при расчете по деформациям, кН;

= 152 кПа – расчетное сопротивление грунта основания, кПа;

– средний удельный вес грунта и материала фундамента в пределах объема;

= 3.5 м – глубина заложения фундамента, считая от планировочной отметки около фундамента или пола здания по грунту, м.

3.1.3 Расчетное сопротивление грунта

R – расчетное сопротивление грунта основания, рассчитывается по формуле, учитывающей совместную работу сооружения и основания и коэффициенты надежности.

_C1 и _C2 – коэффициенты условий работы принимаемые по СНиП 2.02.01-83 т.3

_C1= 1 – пылевато-глинистые, а также крупнообломочные с пылевато-глинистым заполнителем с показателем текучести грунта или заполнителя I_L

_C2= 1

К = 1.1 – т.к. прочностные характеристики грунта ( с и ) приняты по таблицам СНиП.

M_ M_g M_c – коэффициенты зависящие от _II = 20⁰

M_ = 0,51

M_g = 3,06

M_c = 5,66

K_z=1 т.к. b – ширина подошвы фундамента < 10 м.

_II = – расчетное значение удельного веса грунта, залегающего ниже подошвы фундамента;

Поскольку уровень грунтовых находится на 1,5 м ниже подошвы фундамента, их влияние нужно учитывать.

Найдем удельный вес грунта, залегающего под подошвой фундамента с учетом взвешивающего действия воды:

кН/м³ – для суглинка

кН/м³

(_II)¹ – то же для грунтов, залегающих выше подошвы фундамента.

с_II – расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента. с_II = 18кПа

d₁= 3,5 м

3.1.4 Определение размеров подошвы фундамента

Принимаем b=4.8м, l=4.5м,А= 21,6 м².

3.1.5 Конструирование фундамента

Рисунок 3.2 – Отдельно стоящий фундамент

Обьем фундамента:

Вес фундамента:

Вес грунта на уступах фундамента:

3.1.6 Проверка оснований

Для 1-го сочетания нагрузок:

Для 2-го сочетания нагрузок:

Вывод: Основание недогружено на 4 % < 5%, что допустимо.

Проверка по краевым напряжениям:

Для 1-го сочетания нагрузок:

Для 2-го сочетания нагрузок:

Вывод: Фундамент запроектирован верно, так как все условия выполняются.

Проведем расчет осадки фундамента методом послойного суммирования.

Рисунок 4.3 – Расчет осадки фундамента №1 методом послойного суммирования

Определение осадки фундамента:

где - среднее значение дополнительного давления в подошве;

- безразмерный коэффициент, равный 0,8;

и - соответственно толщина и модуль деформации i-го слоя грунта.

Разбиваем сжимаемую толщу на слои:

м

Напряжение от естественного веса грунта на глубине заложения подошвы фундамента:

Расчет приведен в табличной форме:

Грунт	№ точки	z, м	σzg, КПа	ξ=2z/b	α	σzp, КПа	Si , см
Суглинок	0	0	57,75	0,00	1	127,3	-
	1	1,92	92,31	0,80	0,8	101,9	2,2
	2	3,84	126,87	1,6	0,449	57,2	1,53
	3	5,76	161,43	2,4	0,257	32,7	0,86
	4	7,5	192,75	3,125	0,172	21,9	0,48
S							5,07

Проверяем условие: .

см

см

Вывод: Условие выполнено, значит, фундамент запроектирован правильно.