2. Определение ширины подошвы фундаментов при внецентренном приложении нагрузки

Сечение 1-1;

Ширина подошвы фундамента подбирается из следующих: условий

где

- максимальная и минимальная нагрузка, действующая на грунт под подошву фундамента, и определяется по формуле:

Расчётное сопротивление грунта определяется по формуле:

где

и - коэффициенты условий работы [1,табл.3.4]; 1.2; 1.0;

k - коэффициент, принимаемый k=1.1 - прочностные характеристики грунта и С определены по таблицам СНиП;

, и - коэффициенты, являющиеся функцией расчётного значения угла внутреннего трения [1,табл.3.5]; =0.43; =2.73; =5.31;

k_z - коэффициент, зависящий от размеров ширины плиты, при b<10м –

k_z =1;

- осреднённое (по слоям) расчётное значения удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента; ;

- то же, залегающих выше подошвы; ;

d_в - глубина (высота) подвала; d_в=2м;

С_II - удельный вес грунта, который является основанием для фундамента;

С_II=

d₁ - глубина заложения фундамента без подвальной части или приведенная глубина от пола подвала, определяющееся по формуле:

где

h_s - толщина слоя грунта выше подошвы со стороны подвала;

- расчётное значения удельного веса конструкции пола подвала;

- толщина пола в подвале.

R=7.951b+184.51;

Определяем нагрузку P, действующую на грунт под подошву фундамента по формуле:

где

N - расчётная нагрузка, действующая на грунт при её центральном приложении в данном сечении: N=225кН/м;

-усредненное значение удельного веса грунта и фундамента:

;

G_ф - нагрузка самого фундамента;

G_гр - нагрузка со стороны грунта;

A - площадь фундаментной плиты, A=l*b, принимаем l=1м. Получаем:

На основания полученный функций R(b) и P(b) строем графики, точкой пересечения которых и будет требуемая ширина фундаментной плиты.

Таблица зависимости R(b) и P(b)

b	0,5	1	2	5	10
R(b)	188.48	192.46	200.41	224.26	264.02
P(b)	386	214	128	76.4	59.2

График зависимости R(b) и P(b)

b_треб - требуемая ширина фундаментной плиты. b_треб = 1,15м.

Подбираем под эту величину типовую плиту [1,прил.7,табл.IV]. Таким образом, в моей работе используют ФЛ12.24. =1.8 т;

Бетонные блоки для стен подвала шириной 0.4 м - ФБС 24.6, =1.3 т.

Тогда при b=1,2м и l=2,38м: R=194.051кПа; P= +42=185.333кПа.

Собственный вес фундамента составит:

G=( 18+4 13)/2.4=29.16 кН/м.

Вес грунта на обрезах фундамента:

Q=1.8 0.4 15.02 1=10.81 кН/м

Среднее давление под подошвой фундамента :

p=(N+Q+G)/(b 1)=(172+10.81+29.16)/1.2=176.64 R=185.33 кПа.

где N - нагрузка в сечении;

М - момент относительно центра тяжести подошвы фундамента;

Расчетная схема внецентренно-нагруженного фундамента представлена на рисунке ниже:

Принимаем интенсивность временной равномерно распределенной нагрузки на поверхности грунта q= 10 кН/ .

=10/15.02=0.66 м.

Высота стены подвала с учетом фиктивного слоя:

H=d+ =2.1+0.66=2.76 м.

Активное давление грунта на стену подвала находим по формуле:

Плечо активного давления:

Определяем плечо силы Q:

Момент относительно центра тяжести подошвы фундамента:

M= 27.98 0.835 10.81 0.4=19.03 кНм.

Момент сопротивления подошвы фундамента:

Проверки:

p=(N+Q+G)/(b 1)=(172+10.81+29.16)/1.2=176.64 R=185.33 кПа.

1.2 185.33=222.396

=97.35 0.

Из второго условия следует, что ширины ФЛ b=1.2м – недостаточно;

Принимаем ФЛ 14.24; =1.9 т;

Бетонные блоки для стен подвала шириной 0.4 м - ФБС 24.6, =1.3 т.

Собственный вес фундамента составит:

G=( 19+4 13)/2.4=29.58 кН/м.

Вес грунта на обрезах фундамента:

Q=1.8 0.5 15.02 1=13.52 кН/м

Среднее давление под подошвой фундамента :

p=(N+Q+G)/(b 1)=(172+13.52+29.58)/1.4=153.64 R=195.64 кПа.

Активное давление грунта на стену подвала находим по формуле:

Плечо активного давления:

Определяем плечо силы Q:

Момент относительно центра тяжести подошвы фундамента:

M= 27.98 0.835 10.81 0.45=18.47 кНм.

Момент сопротивления подошвы фундамента:

Проверки:

p=(N+Q+G)/(b 1)=(172+13.52+29.58)/1.4=153.64 R=195.64 кПа.

1.2 185.33=234.768

=96.99 0.

Окончательно принимаем подошву фундамента шириной b=1.4 м.

Сечение 2-2 (N=75 кН/м);

Ширина подошвы фундамента подбирается из следующих: условий

где

- максимальная и минимальная нагрузка, действующая на грунт под подошву фундамента, и определяется по формуле:

Расчётное сопротивление грунта определяется по формуле:

где

и - коэффициенты условий работы [1,табл.3.4]; 1.2; 1.0;

k - коэффициент, принимаемый k=1.1 - прочностные характеристики грунта и С определены по таблицам СНиП;

, и - коэффициенты, являющиеся функцией расчётного значения угла внутреннего трения [1,табл.3.5]; =0.43; =2.73; =5.31;

k_z - коэффициент, зависящий от размеров ширины плиты, при b<10м –

k_z =1;

- осреднённое (по слоям) расчётное значения удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента; ;

- то же, залегающих выше подошвы; ;

d_в - глубина (высота) подвала; d_в=2м;

С_II - удельный вес грунта, который является основанием для фундамента;

С_II=

d₁ - глубина заложения фундамента без подвальной части или приведенная глубина от пола подвала, определяющееся по формуле:

где

h_s - толщина слоя грунта выше подошвы со стороны подвала;

- расчётное значения удельного веса конструкции пола подвала;

- толщина пола в подвале.

R=7.951b+184.51;

Определяем нагрузку P, действующую на грунт под подошву фундамента по формуле:

где

N - расчётная нагрузка, действующая на грунт при её центральном приложении в данном сечении: N=225кН/м;

-усредненное значение удельного веса грунта и фундамента:

;

G_ф - нагрузка самого фундамента;

G_гр - нагрузка со стороны грунта;

A - площадь фундаментной плиты, A=l*b, принимаем l=1м. Получаем:

На основания полученный функций R(b) и P(b) строем графики, точкой пересечения которых и будет требуемая ширина фундаментной плиты.

Таблица зависимости R(b) и P(b)

b	0,5	1	2	5	10
R(b)	188.48	192.46	200.41	224.26	264.02
P(b)	192	117	79.5	57	49.5

График зависимости R(b) и P(b)

b_треб - требуемая ширина фундаментной плиты. b_треб = 0,45м.

Подбираем под эту величину типовую плиту [1,прил.7,табл.IV]. Таким образом, в моей работе используют ФЛ8.24. =1.2 т;

Бетонные блоки для стен подвала шириной 0.4 м - ФБС 24.6, =1.3 т.

Тогда при b=0,8м и l=2,38м: R=190.871кПа; P= +42=135.75кПа.

Собственный вес фундамента составит:

G=( 12+4 13)/2.4=26.66 кН/м.

Вес грунта на обрезах фундамента:

Q=1.8 0.2 15.02 1=5.4 кН/м

Среднее давление под подошвой фундамента :

p=(N+Q+G)/(b 1)=(75+5.4+26.66)/0.8=133.825 R=190.871 кПа.

где N - нагрузка в сечении;

М - момент относительно центра тяжести подошвы фундамента;

Расчетная схема внецентренно-нагруженного фундамента представлена на рисунке ниже:

Принимаем интенсивность временной равномерно распределенной нагрузки на поверхности грунта q= 10 кН/ .

=10/15.02=0.66 м.

Высота стены подвала с учетом фиктивного слоя:

H=d+ =2.1+0.66=2.76 м.

Активное давление грунта на стену подвала находим по формуле:

Плечо активного давления:

Определяем плечо силы Q:

Момент относительно центра тяжести подошвы фундамента:

M= 27.98 0.835 10.81 0.3=20.12 кНм.

Момент сопротивления подошвы фундамента:

Проверки:

p=(N+Q+G)/(b 1)=(75+5.4+26.66)/0.8=133.825 R=190.871 кПа.

1.2 190.871=229.041

=-55 0.

ФЛ8.24 не проходит по (2) и (3) условию, следовательно проверим ФЛ12.24; =1.8 т;

Бетонные блоки для стен подвала шириной 0.4 м - ФБС 24.6, =1.3 т.

Тогда при b=1,2м и l=2,38м: R=194.051кПа; P= +42=104.5кПа.

Собственный вес фундамента составит:

G=( 18+4 13)/2.4=29.16 кН/м.

Вес грунта на обрезах фундамента:

Q=1.8 0.4 15.02 1=10.81 кН/м

Среднее давление под подошвой фундамента :

p=(N+Q+G)/(b 1)=(75+10.81+29.16)/1.2=95.8 R=194.051 кПа.

Активное давление грунта на стену подвала находим по формуле:

Плечо активного давления:

Определяем плечо силы Q:

Момент относительно центра тяжести подошвы фундамента:

M= 27.98 0.835 10.81 0.4=19.03 кНм.

Момент сопротивления подошвы фундамента:

Проверки:

p=(N+Q+G)/(b 1)=(75+10.81+29.16)/1.2=95.8 R=194.051 кПа.

1.2 194.051=234.061

=16.59 0.

Следовательно, окончательно принимаем ФЛ12.24.

Сечение 7-7 (N=178 кН);

Расчётное сопротивление грунта определяется по формуле:

где

и - коэффициенты условий работы [1,табл.3.4]; 1.2; 1.0;

k - коэффициент, принимаемый k=1.1 - прочностные характеристики грунта и С определены по таблицам СНиП;

, и - коэффициенты, являющиеся функцией расчётного значения угла внутреннего трения [1,табл.3.5]; =0.43; =2.73; =5.31;

k_z - коэффициент, зависящий от размеров ширины плиты, при b<10м –

k_z =1;

- осреднённое (по слоям) расчётное значения удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента; ;

- то же, залегающих выше подошвы; ;

d_в - глубина (высота) подвала; d_в=0м;

С_II - удельный вес грунта, который является основанием для фундамента;

С_II=

d₁ - глубина заложения фундамента без подвальной части или приведенная глубина от пола подвала, определяющееся по формуле:

R=7.951b+176.83;

Определяем нагрузку P, действующую на грунт под подошву фундамента по формуле:

где

N - расчётная нагрузка, действующая на грунт при её центральном приложении в данном сечении: N=178 кН/м;

-усредненное значение удельного веса грунта и фундамента:

;

G_ф - нагрузка самого фундамента;

G_гр - нагрузка со стороны грунта;

A - площадь фундаментной плиты, A=l*b, принимаем l=bм. Получаем:

На основания полученный функций R(b) и P(b) строем графики, точкой пересечения которых и будет требуемая ширина фундаментной плиты.

Таблица зависимости R(b) и P(b)

b	0,5	1	2	5	10
R(b)	180.8	184.78	192.73	216.58	253.34
P(b)	754	220	86.5	49.12	43.78

График зависимости R(b) и P(b)

b_треб - требуемая ширина фундаментной плиты. b_треб = 1,05м.

Подбираем под эту величину типовой стакан [1,прил.7,табл.IV]. Таким образом, в моей работе используют фундамент стаканного типа 2Ф15.9;

=3 т;

Тогда при a=1,5м и b=1,5м: R=188.757кПа; P= +42=121.11кПа.

Собственный вес фундамента составит:

G=13.33 кН/м.

Среднее давление под подошвой фундамента :

p=(N +G)/(b²)=(175+13.33)/1.2²=83.7 R=188.757 кПа.

Принимаем интенсивность временной равномерно распределенной нагрузки на поверхности грунта q= 10 кН/ .

=10/15.02=0.66 м.

Высота стены подвала с учетом фиктивного слоя:

H=d+ =1.8+0.66=2.46 м.

Активное давление грунта на стену подвала находим по формуле:

Плечо активного давления:

Момент относительно центра тяжести подошвы фундамента:

M= 26.337 0.727=19.15 кНм.

Момент сопротивления подошвы фундамента:

Проверки:

p=(N +G)/(b²)=(175+13.33)/1.2²=83.7 R=188.757 кПа.

1.2 188.757=226.5

=31.7 0.

Следовательно, окончательно принимаем 2Ф15.9.