7.3. Определение глубины заложения фундамента

Определение глубины заложения фундамента производим согласно пп.2.25-2.33 [1] в следующей последовательности.

1. Р

   

   Рис. 6. К определению глубины заложения фундамента по конструктивным требованиям

   асчетная глубина промерзания d_f принимается такой же, как для фундамента в сечении I-I (А-7), т.е. d_f = 0,54 м.

2. Согласно п.2.29 [1] глубина заложения для внутреннего фундамента не зависит от расчетной глубины промерзания грунтов.

3. Глубина заложения фундамента d₁ по конструктивным требованиям определяется по формуле (рис. 7.1):

d₁ = H_f + 0,15 = 1,5 + 0,15 = = 1,65 м,

где H_f – высота фундамента, H_f = 1,5 м; h_ц – высота цоколя, h_ц = 0,15 м (см. бланк задания исходных данных о сооружении).

ВЫВОД: Так как расчётная глубина промерзания грунта d_f меньше, чем конструктивная глубина заложения фундамента d₁, то в качестве расчётного значения глубины заложения фундамента принимаем большую из них, т.е. d₁ = 1,65 м.

Абсолютная отметка подошвы фундамента составляет:

FL = DL – d₁ = 159,50 – 1,65 = 157,85 м.

7.4. Определение размеров подошвы фундамента

Определение размеров подошвы фундамента производится в следующей последовательности.

1. Задаемся соотношением размеров сторон подошвы фундамента. Принимаем  = 0,8.

2. Исходя из принятого соотношения сторон, определяем предварительные размеры подошвы фундамента. Ширина подошвы фундамента b_f определяется по формуле:

2,78 м,

где  – коэффициент соотношения сторон подошвы фундамента,  = 0,8; R₀ – начальное расчетное сопротивление грунта ИГЭ-1, R₀ = 227,77 кПа; _mt – осредненный удельный вес материала фундамента и грунта на его уступах, _mt = 20 кН/м³; d₁ – глубина заложения фундамента, для зданий без подвала – расстояние от уровня планировки земли до подошвы фундамента, d₁ = 1,65 м.

Тогда длина подошвы фундамента l_f определяется по формуле:

3,48 м.

Полученные размеры подошвы фундамента b_f и l_f округляем кратно 0,3 м в большую сторону. Принимаем b_f = 3,0 м и l_f = 3,6 м.

3. Определяем соотношение длины здания или сооружения к его высоте L/H = 42/19 = 2,2 м (см. бланк задания исходных данных сооружения).

4. Уточняем расчетное сопротивление несущего слоя грунта согласно п.2.41 [1] и п.3.9б [1] по формуле^:

,

где _с1 и _с2 – коэффициенты условий работы, _с1 = 1,2 и _с2 = 1,06, принимаются по табл. 3 [1] или прил. 3, табл. 3.1 настоящего учебного пособия; k – коэффициент, т.к. прочностные характеристики грунта ( и c_II) определены непосредственными испытаниями, то k = 1,0; М_, М_q, М_с – коэффициенты, зависящие от угла внутреннего трения  (п.7, табл. № 47) несущего слоя грунта, для  = 18 – М_ = 0,43, М_q = 2,73, М_с = 5,31, принимаются по табл. 4 [1] или прил. 2, табл. 1.3 настоящего учебного пособия; b_f – ширина подошвы фундамента, b_f = 3,0 м; k_z – коэффициент, k_z = 1,0, т.к. ширина подошвы фундамента b_f = 3,0 < 10 м; с_II – удельное сцепление грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента, с_II = 4 кПа (п.8, табл. № 47); – осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих выше подошвы фундамента (при наличии подземных вод, определяется с учетом взвешивающего действия воды), определяется по формуле

1,7510 = 17,5 кН/м³,

где ₁ – удельный вес грунта ненарушенной структуры ИГЭ-1; ₁ = 1,75 г/см³ – плотность грунта ненарушенной структуры ИГЭ-1 (п.1, табл. № 47); g = 9,82  10 м/с² – ускорение свободного падения; _II – то же, ниже подошвы фундамента.

Так как фундамент под колонну в сечении II-II (В-2) расположен ближе к скважине № 1, следовательно, толщи грунта принимаем по скважине № 1. Тогда

= 16,55 кН/м³,

где ₁, ₂, ₃, _sb4 и ₅ – см. п.4.2. Тогда,

154,44 кПа.

5. Уточняем ширину b_f и длину l_f подошвы фундамента с уточненным в п.4 расчетным сопротивлением R и округляем их кратно 0,3 м в большую сторону:

3,51 м;

4,39 м.

Принимаем b_f = 3,6 м и l_f = 4,5 м.

6. Определяем окончательное расчетное сопротивление несущего слоя грунта с уточненными размерами подошвы фундамента:

159,88 кПа.

7. Определяем окончательные размеры подошвы фундамента b_f и l_f:

3,44 м;

4,3 м.

Окончательно принимаем b_f = 3,6 м и l_f = 4,5 м.

8. Определяем максимальное и минимальное краевое давление и среднее давление под подошвой внецентренно нагруженного фундамента в предположении линейного распределения напряжений в грунте.

74,07 + 33,0 + + 1,65 = 108,72 кПа;

74,07 + 33,0 – – 1,65 = 105,42 кПа;

107,07 кПа,

где W – момент сопротивления подошвы фундамента, определяется по формуле 12,15 м³.

9. Для исключения возникновения в грунте пластических деформаций проверяем выполнение следующих условий:

= 108,72 кПа < 1,2R = 1,2159,88 = 191,86 кПа;

= 105,42 кПа > 0;

Р_ср = 107,07 кПа < R = 159,88 кПа.

Все условия выполняются, следовательно, фундамент подобран правильно. Однако в основании имеется значительное недонапряжение, составляющее 33% > 10%, следовательно, фундамент запроектирован неэкономично, что недопустимо. Принимаем решение уменьшить размеры подошвы фундамента, приняв в качестве расчетных размеры плитной части, равные: b_f = 3,3 м и l_f = 4,2 м. Тогда

157,16 кПа;

121,64 кПа  1,2R = 188,59 кПа, где W = 9,7 м³;

117,52 кПа  0;

119,58 кПа < R = 157,16 кПа.

Все условия выполняются, однако недонапряжение составляет около 24% > 10%, что недопустимо, следовательно, принимаем решение снова уменьшить размеры подошвы фундамента, приняв в качестве расчетных размеры плитной части, равные: b_f = 3,0 м и l_f = 3,9 м. Тогда

154,44 кПа,

138,19 кПа < 1,2R = 185,33 кПа, где W = 7,61 м³;

132,94 кПа > 0;

134,75 кПа < R = 154,44 кПа.

Все условия выполняются, однако недонапряжение составляет около 13% > 10%, что недопустимо, следовательно, принимаем решение снова уменьшить размеры подошвы фундамента, приняв в качестве расчетных размеры плитной части, равные: b_f = 2,7 м и l_f = 3,6 м. Тогда

151,73 кПа;

159,89 кПа < 1,2R = 182,07 кПа, где W = 5,83 м³;

153,03 кПа > 0;

156,45 кПа > R = 151,73 кПа.

Т.к. одно из условий не выполняется, принимаем решение принять в качестве расчетных размеров размеры плитной части, равные b_f = 3,0 м и l_f = 3,9 м.