6. Фундамент мелкого заложения под колонну фахверка (№2).

N=253 кН, М=122 кНм. Колонна фахверка - железобетонная, сечением 30х30 см.

Определение размеров подошвы фундамента.

Предварительно ширину фундамента b определяем по условному расчетному сопротивлению R₀:

,

где N_II=253 кН – нагрузка на фундамент,

R₀(е=0,82; I_L=0.5)=182.5 кПа,

- отношение сторон подошвы фундамента,

- осредненный удельный вес фундамента и грунта.

Расчетное сопротивление грунта:

,

где γ_с1=1,2;

γ_с2=1;

k=1;

М_γ=0,47;

М_q=2,89;

М_с=5,48;

k_z=1;

γ_II=18.91 кН/м³;

;

с_II=24 кПа;

d₁=1.35 м.

Уточняем b:

Принимаем b=1.2 м. Тогда .

Таким образом, размеры подошвы 1.2х1.2 м (R=260кПа).

Среднее давление под подошвой фундамента от расчетных вертикальных усилий:

Условие СНиП не выполняется, увеличиваем размеры подошвы фундамента b=1.5м.

Принимаем b=1.5 м. Тогда .

Таким образом, размеры подошвы 1.5х1.8 м (R=262.35кПа).

Среднее давление под подошвой фундамента от расчетных вертикальных усилий:

Краевые давления под подошвой фундамента:

где - момент сопротивления подошвы фундамента.

Условие выполняется, оставляем принятый фундамент.

Проверка слабого подстилающего слоя супесей.

Для супеси: φ=17˚, с_II=5 кПа.

Рис.12

Должно выполняться условие:

Вертикальное напряжение от собственного веса грунта на глубине z от отметки планировки срезкой:

Дополнительное давление на глубине z от подошвы фундамента:

, где α – коэффициент, определяемый по табл.1 приложения 2 [1] в зависимости от и ,

Площадь условного фундамента:

Ширина условного фундамента:

где .

Расчетное сопротивление грунта под подошвой условного фундамента:

где γ_с1=1,1;

γ_с2=1;

k=1;

М_γ=0.39;

М_q=2.57;

М_с=5.15;

k_z=1;

γ_II=17.9 кН/м³;

;

с_II=5 кПа;

d_z=4.2 м.

Условие выполняется, поэтому оставляем принятые размеры фундамента.

Конструирование фундамента.

Толщина стенок армированного стакана при м должна составить мм. Конструктивно принимаем =175 мм в направлении размера в.

Глубина заделки колонны в стакан мм.

Глубина стакана мм.

Тогда толщина днища стакана:

Н_ф-h_с=1,2-0,45=0,75м что больше минимальной допустимой толщины 200 мм.

Принимаем класс бетона В15. Наибольший допустимый вынос нижней ступени: ,

где k₁=3 (P=313 кПа, В15).

Примем высоту нижней ступени =300 мм. Тогда рабочая высота бетона при величине мм (здесь 20 – предполагаемый диаметр арматуры) =300-80=220 мм.

Допустимый вынос нижней ступени =3·220=660 мм.

Фактический вынос ступени (в предположении, что плитная часть состоит из одной ступени) в направлении размера B составляет

мм.

Принимаем одноступенчатый фундамент с h_cт=300 мм и выносом нижней ступени .

Фактический вынос ступени (в предположении, что плитная часть состоит из одной ступени) в направлении размера L составляет

мм.

Принимаем одноступенчатый фундамент с h_cт=300 мм и выносом нижней ступени .

Рис.13

Определение конечной осадки основания фундамента.

Расчет оснований производится, исходя из условия:

,

где S – совместная деформация основания и сооружения, определяемая расчетом,

S_u – предельное значение совместной деформации основания и сооружения, принимается по [1].

Осадки основания рассчитываются методом послойного суммирования по формуле:

,

где β=0,8 – безразмерный коэффициент,

σ_zp,i – среднее значение дополнительного вертикального напряжения в i-том слое грунта, равное полусумме указанных напряжений на верхней и нижней границах слоя;

h_i и E_i – соответственно толщина и модуль деформации слоя грунта;

n – число слоев, на которые разбита сжимаемая толща основания.

Вертикальное напряжение от собственного веса грунта на границе слоя, расположенного на глубине z, от подошвы фундамента определяется по формуле:

,

где - удельный вес грунта, расположенного выше подошвы фундамента;

и - удельный вес и толщина i-го слоя грунта;

- вертикальное напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента;

d_n - глубина заложения фундамента от поверхности природного рельефа.

Дополнительные вертикальные напряжения на глубине z от подошвы фундамента определяются по формуле:

,

где α – коэффициент , принимаемый по табл.1 приложения 2 [1] в зависимости от относительной глубины и отношения сторон прямоугольного фундамента η;

р₀ – дополнительное вертикальное давление под подошвой фундамента

.

Нижняя граница сжимаемой толщи основания, до которой производится суммирование осадок, принимается на глубине, где выполняется условие:

Однородные пласты основания ниже подошвы фундамента разбиваем на слои толщиной

,

Результаты расчетов сведены в таблице 9. Расчетная схема на рис.14.

Табл.9

z, м	γ, кН/м3	γsb, кН/м3	σzg, кПа	ξ	α	σzp, кПа	σzp,i, кПа
0	18,91	9,2	25,5	0	1	130,1	118,65
0,6	18,91	9,2	36,87	0,8	0,824	107,20	85,54
1,2	18,91	9,2	48,22	1,6	0,491	63,88	50,87
1,8	18,91	9,2	59,57	2,4	0,291	37,86	30,97
2.4	18,91	9,2	70,91	3,2	0,185	24,07	20,82
2,85	18,91	9,2	79,42	3,8	0,135	17,56	15,22
3,45	17,9	9,03	85,92	4,6	0,099	12,88

Рис.14

Осадка основания:

Требование СНиП выполняется.