6. По гидрогеологическим условиям в период строительства и экс­плуатации сооружения

В период эксплуатации здания значительных изменений уровня грунтовых вод не ожидается. Отметка, на которой находится грунтовая вода – WL =106,7. По этому условию глубина заложения не ограничена.

После рассмотрения отдельно каждого условия окончательно принимаем минимальное значение величины абсолютной отметки подошвы фундамента и вычисляем глубину заложения. Абсолютной отметкой подошвы фундамента, согласно вышеперечисленным пунктам равны:

1 условие – 107,6 м;

2 условие - ограничений нет;

3 условие – 105,0 м

4 условие - ограничений нет;

5 условие – 107,38 м;

6 условие - ограничений нет.

В качестве расчетной принимаем минимальную отметку 105,0 м. Тогда глубина заложения

d = DL - FL = 108,46– 105,0 = 3,46 м.

4.2 Расчетная схема фундамента мелкого заложения

Рисунок 3. - Схема действия сил, возможные эпюры контактных давлений

4.3 Определение размеров подошвы фундамента мелкого заложения

Размеры подошвы фундамента Ф4 определяем методом последовательного приближения.

1. Расчет площади подошвы в первом приближении:

м²

м. Принимаем b₁ = 4 м

2. Определяем расчетное сопротивление грунта основания (формула 7 СНиП 2.02.01-83)

По таблицам 3, 4 СНиП определяем:

_с1 = 1; _с2 = 1; к =1,1; К_z =1; М_ =1,81; М_q = 7,71; М_c = 9,58

Осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих выше подошвы фундамента:

кН/м³

Осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента:

кН/м³

Так как здание с подвалом, то приведенную глубину заложения d₁ определяем по формуле:

кПа

3. Определяем площадь подошвы во 2-м приближении

м²

Принимаем размеры подошвы

b₂ = 3 м l₂ = 3 м, А₂ = 9 м²

4. Вычисляем среднее давление под подошвой фундамента:

кПа

где G_ф,II=0,85dּbּlּγ_бет = 0,85·3,46·3·3·25 = 661,72 кН,

G_гр,II=0,15dּbּlּγ_гр = 0,15ּ3,46·3·3·12,43= 58,06 кН.

5. Проверяем выполнение условий:

а) р  R, т.е. 479,97 < 512,44.

Условие выполняется.

Недонапряжение составило

б) р_max 1,2R; 0 р_min

Определяем

,

где

Получаем р_max=504,23 кН < 1,2R = 625,72кН

р_min=455,71 кН > 0

Все условия выполняются.

Окончательно принимаем размеры подошвы b =3 м l = 3 м.

4.4 Конструирование столбчатого фундамента

Фундамент монолитный с глубиной заложения 3,46 м. Подошва в плане квадратная со сторонами 3х3 м. При конструировании учитывают, что отношение высоты к вылету уступа было не более 1:2 при связанных грунтах и при песчаных не более 1:3

Класс бетона В25, арматура А-III. Под подошвой монолитного фундамента устраивается бетонная подготовка толщиной 10 см из бетона класса В7,5.

Защиту подземной части здания от поверхностных вод производим устройством отмостки. Кроме того, в стенах на высоте 15 см от отмостки предусматриваем непрерывную водонепроницаемую изоляцию из двух слоев рубероида на битумной мастике.

4.5 Расчет осадки фундамента

Так как ширина подошвы фундамента меньше 10 м, для расчета осадок применяем метод послойного суммирования.

Последовательность расчета.

1.Вычерчиваем расчетную схему.

2.Вычисляем вертикальные нормальные напряжения от собственного веса грунта

и строим эпюру σ_zq слева от оси z и эпюру 0,2 σ_zq справа от оси.

а) на поверхности земли

б) на уровне подошвы фундамента

б) на уровне подошвы 3-го слоя

в) на уровне подошвы 4-го слоя

г) на уровне подошвы 5-го слоя

3.Определяем величину дополнительного (осадочного) давления на грунт под подошвой фундамента

где P = 479,97 кН – определено ранее.

4.Разбиваем толщину основания на элементарные слои толщиной h_i = 0,36м, исходя из условия h_i≤0,2b. Определяем координаты подошв элементарных слоев, причем z = 0 соответствует подошве фундамента, и начинаем заполнять таблицу 3.

5.Вычисляем вертикальные нормальные напряжения на границах слоев грунта по формуле

где α – коэффициент учитывающий уменьшение по глубине дополнительного давления.

Строим эпюру σ_zp. Точка пересечения эпюр σ_zp и 0,2 σ_zq соответствует нижней границе сжимаемой толщи.

6. Определяем величины средних дополнительных давлений в каждом из дополнительных слоев.

7.Находим величины осадок каждого элементарного слоя

где β – коэффициент, учитывающий отсутствие поперечного расширения при деформировании грунтов в условиях компрессии.

8.Суммарная осадка всех элементарных слоев составляет расчетную величину осадки основания S.

Результаты всех вычислений заносим в таблицу.

Таблица 5. – Результаты расчета фундамента Ф4 методом послойного суммирования

Номер точек	z, м		α	кПа	Номер слоя	кПа	м		кПа	м
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
1	0	0	1	407,17
					1	399,02	0,3	0,74	11000	0,006442
2	0,6	0,4	0,960	390,88
					2	358,31	0,3	0,74	11000	0,00578
3	1,2	0,8	0,800	325,74
					3	286,24	0,3	0,74	11000	0,004621
4	1,8	1,2	0,606	246,75
					4	214,78	0,3	0,74	11000	0,003467
5	2,4	1,6	0,449	182,82
					5	159,81	0,3	0,4	21000	0,0007305
6	3	2	0,336	136,81
					6	120,72	0,3	0,4	21000	0,0005518
7	3,6	2,4	0,201	104,64
					7	93,24	0,3	0,4	21000	0,0004262
8	4,2	2,8	0,160	81,64
					8	73,49	0,3	0,4	21000	0,0003359
9	4,8	3,2	0,131	65,15
					9	59,24	0,3	0,4	21000	0,0002708
10	5,4	3,6	0,108	53,34
					10	48,65	0,3	0,4	21000	0,0002224
11	6	4	0,091	43,97
					11	40,51	0,3	0,4	21000	0,0001852
12	6,6	4,4	0,077	37,05
					12	34,2	0,3	0,4	30000	0,0001094
13	7,2	4,8	0,067	31,35
										S = 0,0232431

Общая осадка составила S = 2,32 см < S_u = 8 см, следовательно фундамент запроектирован правильно.