5. Определение глубины заложения фундаментов

Важной задачей при проектировании фундаментов является выбор несущего слоя грунта, который совместно с подстилающими слоями обеспечил бы нормальную работу сооружения. От расположения несущего слоя грунта зависит глубина заложения фундаментов.

Глубина заложения подошвы фундамента отсчитывается от поверхности планировки или пола подвала до подошвы фундамента.

При определении глубины заложения фундаментов следует руководствоваться СНиП 2.02.01-83, который рекомендует учитывать целый ряд факторов.

Для здания, не имеющего подвала, глубина фундамента должна быть принята как большая из величин, най­денных с учетом геологических и климатических условий и кон­структивных особенностей здания.

Определим глубину заложения фундамента (по скв. 1).

,

где - коэффициент влияния теплового режима здания на промерзание грунта у наружных стен;

- нормативная глубина промерзания грунтов.

Нормативная глубина промерзания грунтов для г. Челябинска d_fn = 1,9 м. = 1,1.

Опирать фундамент будем на суглинок. Глубина заложения фундамента не менее 2,09 м, т.к. ≥0,25 . Принимаем глубину заложения фундамента 2,2 м.

6. Определение размеров подошвы фундамента.

Форма подошвы фундамента во многом определяется конфигурацией в плане возводимой надземной конструкции. Она может быть круглой, кольцевой, квадратной, прямоугольной, ленточной и т.д.

При расчетах фундаментов мелкого заложения по деформациям площадь подошвы предварительно определяется по условию , где p_n – среднее давление под подошвой фундамента от основного сочетания расчетных нагрузок при расчете по деформациям; R—расчетное сопротивление грунта основания, определяемое по формуле:

,

где -- коэффициенты условий работы

k— коэффициент принимаемый равным: k=1,если прочностные характеристики грунта определены непосредственными испытаниями и k=1,1 если они приняты по таблицам СНиП.

M_y, M_c, M_q—коэффициенты, принимаемые по СНиП 2.02.01-83

B - ширина подошвы фундамента, м;

k_z - коэффициент, принимаемый равным: при , при , здесь z_o=8 м;

- усредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента (при наличии подземных вод определяется с учетом взвешивающего действия воды), кН/м³

- удельный вес грунтов слоев, залегающих выше подошвы фундамента;

C_ll - расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента, кПа;

d₁—приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подвала:

, где

h_s - толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны подвала, м;

h_cf - толщина конструкции пола подвала, м;

y_cf - расчетное значение удельного веса материала пола подвала, кН/м³

d₁=d - для бесподвальных сооружений;

d_b - глубина подвала—расстояние от уровня планировки до пола подвала, м(для сооружений с подвалом шириной В<=20 м и глубиной более 2м принимается d_b=2 м, при ширине подвала B>20 м, d_b=0).

Расчет и конструирование фундамента под колонну А-А.

Определим необходимую площадь подошвы фундамента:

Т.к. подошва фундамента квадратная, то

Расчетная вертикальная нагрузка на уровне обреза фундамента:

.

Расчетная нагрузка от веса фундамента определяем:

, = 1, = 24 кН/м³,

= (3.9*3.9*0.45)+(3*3*0.45)+(2.1*2.1*0.3)+(1.5*1.5*0.9) = 14.24 м³

= 1*24*14,24 = 341,76 кН.

Расчетная нагрузка от веса грунта и пола, лежащих на уступах фундамента определяем по формуле:

кН

Удельный вес грунтов, залегающих выше подошвы фундамента:

кН/м³.

Среднее давление по подошве фундамента для расчета основания по второй группе предельных состояний определяется по формуле:

/м².

Усредненное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента:

= 14 кН/м³,

кН/м³,

= кН/м³,

= кН/м³.

кН/м².

, /м2≤ кН/м².

Условие выполняется, но недонапряжение составляет 18,9%. Следовательно, фундамент запроектирован неверно. Уменьшим размер подошвы фундамента. Примем b=l=3.6 м, А=12,96 м².

Расчетная вертикальная нагрузка на уровне обреза фундамента:

.

Расчетная нагрузка от веса фундамента:

,

= (3,6*3,6*0,45)+(2,7*2,7*0,45)+(1,8*1,8*0,3)+(1,2*1,2*0,9) = 11,38 м².

Расчетная нагрузка от веса грунта и пола, лежащих на уступах фундамента:

.

Среднее давление по подошве фундамента:

².

кН/м².

, /м2≤ кН/м².

Условие выполняется, недонапряжение составляет 4%. Следовательно, фундамент запроектирован верно.

Расчет и конструирование фундамента под колонну Б-Б.

Определим необходимую площадь подошвы фундамента:

Т.к. подошва фундамента квадратная, то

Расчетная вертикальная нагрузка на уровне обреза фундамента:

.

Расчетная нагрузка от веса фундамента определяем:

, = 1, = 24 кН/м³,

= (5,4*5,4*0,45)+(4,5*4,5*0,45)+(3,6*3,6*0,3)+(3,3*3,3*0,9) = 35,9 м³

= 1*24*35,9 = 861,6 кН.

Расчетная нагрузка от веса грунта и пола, лежащих на уступах фундамента определяем по формуле:

кН

Удельный вес грунтов, залегающих выше подошвы фундамента:

кН/м³.

Среднее давление по подошве фундамента для расчета основания по второй группе предельных состояний определяется по формуле:

/м².

Усредненное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента:

= 15,3 кН/м³,

кН/м³,

= кН/м³,

= кН/м³.

кН/м².

, /м2≤ кН/м².

Условие выполняется, но недонапряжение составляет 24%. Следовательно, фундамент запроектирован неверно. Уменьшим размер подошвы фундамента. Примем b=l=4.8 м, А=23,04 м².

Расчетная вертикальная нагрузка на уровне обреза фундамента:

.

Расчетная нагрузка от веса фундамента определяем:

, = 1, = 24 кН/м³,

= 10,37+4,05+1,323+2,025 = 17,77 м³,

= 1*24*17,77 = 426,48 кН.

Расчетная нагрузка от веса грунта и пола, лежащих на уступах фундамента:

Среднее давление по подошве фундамента:

².

кН/м²

, /м²≤ кН/м².

Условие выполняется, недонапряжение составляет 3,5%. Следовательно фундамент запроектирован верно.