II. Назначення глибини закладання підошви фундаменту .

Глибина закладання підошви фундаменту назначається за наступними факторами:

1. За інженерно-геологічними умовами будівельного майданчику із розрахунку, що підошвою фундаменту прорізаються не несучі покровні ґрунти (рослинний шар, мул, насипний шар і т.д.) так, щоб підошва була заглиблена в несучій шар ґрунту не менше ніж на 0,5 м. Таким чином глибина закладання d визначається за формулою:

(2.1)

де h₁ – потужність покровного шару грунту;

d – глибина прорізання підошвою фундаменту несучого (що йде за покровним) шару ґрунту: d >0,5 м.

Рис. 2.Схема розташування підошви

фундаменту по глибині закладання.

2. За районом будівництва з урахуванням глибини промерзання ґрунту.

Нормативна глибина промерзання ґрунту d_fn визначається за формулою:

(2.2)

де d_о – величина, що дорівнює для:

суглинків і глин d_о =0,23м;

супісків, пісків пилуватих та дрібнозернистих d_о =0,28м;

пісків гравелястих, крупних і середньої крупності d_о =0,3м;

великоуламкових ґрунтів d_о =0,34м.

M_t – сума абсолютних значень середньомісячних негативних температур за зиму, визначається за СНиП 2.01.01-82 «Строительная климатология и геофизика».

3. За глибиною закладання фундаментів будівель, що розташовані поруч з проектними, тобто глибина закладання підошви фундаменту приймається рівній глибині закладання сусідніх фундаментів з урахуванням прокладки інженерних комунікацій.

(2.3)

де d` - глибина закладання підошви фундаменту в сусідніх будівлях.

4. За призначенням і конструктивним особливостям будівлі, навантаженням.

N≤1000 кН – d=1,0-1,5 м

1000< N≤2000 кН – d=1,5-2,0 м

2000< N≤3000 кН – d=2,0-2,5 м

3000< N≤4000 кН – d=2,5-3,0 м

4000< N≤5000 кН – d=3,0-3,5 м

5000< N≤6000 кН – d=3,5 м

5. Технологічні особливості будівлі, наявність підвалів, підземних каналів, інженерних комунікацій в межах будівлі, що проектується.

(2.4)

В кінцевому варіанті глибини закладання підошви фундаменту приймається такою, яка задовольняє всім факторам, тобто .

Навантаження на фундамент.

Навантаження на фундамент приймаються за основними сполученням навантажень шляхом розрахунку поперечника рами, або простим розрахунком методу архітекторів.

В результати розрахунків формують схему навантажень.

Рис. 3. Схема навантажень на фундаменти будівлі.

III. Розрахунок і конструювання фундаментів мілкого закладання на природній основі.

Фундаментами мілкого закладання вважається та глибина закладання підошви фундаменту при якій задовольняються умови.

1. 0≤d/b≤0,5 – коли випирання мас ґрунту із під підошви проходить по безперервній поверхні ковзання, які виходять на обмежуючу горизонтальну площину під кутом 45-φ/2.

2. 0,5≤d/b≤1,5-2,0 – коли поверхні ковзання при вході на обмежуючу площину мають складне S-образне окреслення.

В зв’язку з тим, що до початку проектування ні «b», ні «d» невідомі, то попередньо обмежуються і приймають dmax/b≤2, b≥1,0 м.

Попередньо площу підошви фундаменту «А» і її розміри в плані «b» та «l» визначають із припущенням, що фаза зсуву ґрунту під підошвою не перевищує 0,25 ширини підошви «b» за формулою (Е.1) ДБН В.2.1-10-2009.

(3.1)

де: - коефіцієнти умов роботи приймаються за таблицею Е.7 в залежності від виду ґрунту основи і конструктивних особливостей споруд із жорсткою конструктивною схемою при відношенні довжини споруди до її висоти L/H. Для будівель із гнучкою конструктивною схемою =1.

k – коефіцієнт, що приймається рівним 1, якщо характеристики міцності ґрунту визначені безпосередньо при випробуванні ґрунту; приймається k=1,1, якщо характеристики міцності прийняті за таблицями В.1, В.2 ДБН В.2.1-10-2009.

- коефіцієнти, що приймають за таблицею В.8 в залежності від (характеристик міцності) кута внутрішнього тертя φ ґрунту, що служить основою фундаменту.

k_z – коефіцієнт, що приймається: при b≤10,0 м; k_z =1, при b≥10,0 м k_z=z₀/b+0,2 (тут z₀=8,0м).

γ_II – осереднене розрахункове значення питомої ваги ґрунтів, що залягають нижче підошви фундаменту (при наявності підземних вод враховується зважувальна дія води).

γ`_II – осереднене розрахункове значення питомої ваги ґрунтів, що залягають вище підошви фундаменту.

С _II – розрахункове значення питомого зчеплення ґрунту, що залягає безпосередньо під підошвою фундаменту (КПа).

d – глибина залягання фундаментів безпідвальних будівель чи споруд від рівня планування, або приведена глибина закладання зовнішніх і внутрішніх фундаментів від підлоги підвалу (м), яку визначають за формулою:

(3.2)

- осереднене розрахункове значення питомої ваги ґрунту, що залягає вище підошви фундаменту.

- товщина шару ґрунту вище підошви фундаменту збоку підвалу.

- товщина конструкції підлоги підвалу (м).

γ_cf – розрахункове значення питомої ваги конструкції підлоги підвалу (кН/м³).

d_b – глибина підвалу – відстань від рівня планування до підлоги підвалу (м) – для споруд з підвалом глибиною понад 2 м приймається рівною 2 м.

Якщо d₁>d , (d – глибина закладання фундаменту від рівня планування), то у формулі для R приймається d₁=d, d_b =0.

За визначеним розрахунковим опором ґрунту R=R` в першому наближенні розраховують площу підошви фундаменту за формулою:

(3.3)

де 20d – тиск від ваги фундаменту з ґрунтом на виступах.

За визначеною площею підошви фундаменту в першому наближенні розраховують розміри фундаменту в плані b` та l` за формулою:

(3.4)

де n відношення сторін фундаменту l/b або сторін колони споруди, що спирається на фундамент.

Розраховується розрахунковий опір ґрунту основи із урахуванням реальної ширини підошви фундаменту b` (в першому наближенні):

(кПа) (3.1`)

За визначеним значенням розрахункового опору ґрунту основи , розраховують площу підошви фундаменту в другому наближенні:

(м²) (3.3`)

Визначаються розміри фундаменту в плані в другому наближенні:

; (3.4`)

Перевіряється збіжність розмірів підошви фундаменту в першому і другому наближенні за формулою:

(3.5)

Якщо умова не виконується, то рекомендується повторити круг розрахунків: і перевірити збіжність розмірів підошви фундаменту в другому і третьому наближенні і т.д., до випадку коли .

За визначеними розмірами підошви фундаменту при збіжності виконується корегування розмірів до кратних 0,1м, округляючи розміри підошви в плані в більшу сторону.

З одержаними відкоригованими розмірами підошви фундаменту (b_м, l_м) перевіряється контактний тиск під підошвою фундаменту за формулою:

(кПа) (3.6)

де: N – навантаження на фундамент за основним сполученням навантажень;

А – площа підошви фундаменту за відкоригованими розмірами (м²);

М_х, М_у – згинаючи моменти, що передаються на діючі фундаменти в напрямку їх вісей;

W_х, W_у – моменти опору підошви фундаменту по вісям «х» та «у».

Р ис.4. Схема для визначення геометричних показників поперечного перерізу або підошви фундаменту.

(м³), (м³), (3.7)

Якщо умова не виконується, то необхідно відкоригувати розміри фундаментів в плані так, щоб умова виконувалась: 1) збільшити частково площу підошви фундаменту, щоб зменшити першу складову контактних напружень ; 2) змінити при тій же площі підошви фундаменту геометричні розміри підошви так, щоб досягнути максимально можливого моменту опору підошви при одержаній розрахунком площі підошви фундаменту в площині дії максимального згинаючого моменту (наприклад, збільшити довжину підошви фундаменту при зменшенні ширини підошви до конструктивно можливої); 3) виконати прив’язку геометричних вісей фундаменту з ексцентриситетом «е» по відношенню до вісей будівлі чи споруди так, щоб навантаження на фундамент від діючих сил, що передаються колонами чи стінами на фундамент, утворювали зворотній діючому згинальний момент, який буде розвантажувати фундамент від згинального моменту, зменшить складову напружень і цим може призвести до виконання умови

, (3.6`)