3.РАСЧЕТ ФУНДАМЕНТА МЕЛКОГО ЗАЛОЖЕНИЯ НА ЕСТЕСТВЕННОМ ОСНОВАНИИ

Расчет фундамента на естественном основании по несущей способности имеет целью выбрать несущий слой грунта, определить конструктивные размеры фундамента (площадь подошвы, высоту фундамента и т.д. ) из условия обеспечения прочности несущего слоя грунта и жесткости конструкции.

3.1 Определение глубины заложения подошвы фундамента.

1. Фундамент должен опираться на плотные грунты. В качестве опорного пласта запрещается использовать ил, торф, заторфованные грунты. Не рекомендуется в качестве естественного основания использовать рыхлые песчаные, глинистые (с показателем текучести > 0.6), набухающие и просадочные грунты. Их, как правило, прорезают фундаментами на всю глубину с заглублением подошвы фундамента в опорный пласт не менее чем на 0.5м. При этом требуют, чтобы мощность несущего слоя под подошвой была не менее 1 метра.

2. На суходолах в пучинистых грунтах глубина заложения фундамента принимается не выше расчетной глубины промерзания .

Для дальнейших расчетов принимается наибольшая из глубин заложения, определяемых указанными факторами. Следует иметь ввиду, что эта величина не является окончательной, т.к. возможно её увеличение из-за необходимости обеспечения конструктивных размеров фундамента, прочности и предельной деформативности основания.

В данной курсовой работе минимальная глубина заложения фундамента определяется:

1 - инженерно-геологическими условиями площадки строительства:

d_min = h_сл +0,5м,

где h_сл - мощность слабого грунта;

2 - условиями промерзания грунта:

.

Нормативная глубина промерзания грунта, если она менее 2,5м, определяется по формуле:

где – коэффициент, численно равный сумме абсолютных значений отрицательных среднемесячных температур за зиму в данном районе (по заданию).

– глубина промерзания в см., зависящая от вида грунта:

для глин и суглинков принимается – 23 см.;

для супесей, песков мелких и пылеватых – 28 см.;

для песков гравелистых крупной и средней крупности – 30 см.;

для крупнообломочных пород – 34 см.

Из двух рассчитанных значений d_min принимается наибольшее.

В настоящей работе фактическую глубину заложения фундамента в открытом котловане рекомендуется назначать в пределах от 2м до 6м, считая от поверхности грунта на суходоле.

3.2 Конструирование фундамента, определение площади подошвы и размеров уступов фундамента.

Отметку обреза фундамента назначают на 0,2 м. ниже отметки поверхности грунта.

Размеры обреза фундамента в плане принимают больше размеров надфундаментной части опоры на величину С = 0,30 ¸ 0,50 м. в каждую сторону для компенсации возможных отклонений положения и размеров фундамента при разбивке и производстве работ.

Расчет минимальной площади подошвы фундамента (призматический фундамент) производится по формуле:

,

В курсовой работе для всех вариантов принимается:

С = 0,3м;

= 2,6 м– ширина опоры;

= 9,8м – длина опоры.

Тогда, , и b = 3,2 м; l = 10,4 м – размеры обреза фундамента для всех вариантов.

Максимальная площадь подошвы фундамента определяется из нормированного условия обеспечения жесткости фундамента. Оно заключается в том, что линия уступов или наклон граней фундамента, как правило, не должны отклоняться от вертикали на угол α более 30⁰.

В первом приближении требуемая площадь подошвы фундамента при выбранной глубине его заложения определяется по формуле:

,

где N_надз = N - заданная вертикальная нагрузка на обрез фундамента, кН;

Y_mt  - среднее значение удельного веса кладки фундамента и грунта на его уступах, кН/м³ (принимаем Y_mt = 20кН/м³ );

h_Ф - высота фундамента, м.;

R₀ - табличное значение расчетного сопротивления грунта под подошвой фундамента, принимаемое по табл.1 и табл.2 приложения 1 методического пособия.

Площадь подошвы проектируемого фундамента А₁ должна удовлетворять условию:

А_min£ A₁ £ A_max .

Если A₁£ А_min, то размеры подошвы фундамента принимаются равными размерам его обреза, т.е. конструируют фундамент с вертикальными гранями.

Если А_min < A₁<A_max, необходимо развитие площади до требуемой А₁, за счет уширения вдоль ширины подошвы, либо вдоль ширины и вдоль длины подошвы. Уширение фундамента может быть обеспечено путем устройства уступов. Высота уступа принимается равной 0,7 – 2 м, а ширина – обычно не более половины его высоты.

В данной работе рекомендуется уширение подошвы фундамента вдоль его ширины, оставляя длину подошвы фундамента равной его длине по обрезу. (ПРИ ЭТОМ ОКОНЧАТЕЛЬНО ШИРИНА ПОДОШВЫ НЕ ДОЛЖНА ПРЕВЫСИТЬ ЕЕ ДЛИНУ)

При этом условии максимальная площадь подошвы фундамента при принятых глубине заложения dn и высоте фундамента dф равна:

Amax  = ( bоп + 1.16dф ) ( lоп + 2с) ,

где bоп и lоп. - соответственно ширина и длина опоры в плоскости обреза фундамента; С=0.3 м.

Если А₁>A_max  - необходимо увеличить глубину заложения фундамента d_n и повторить расчет при новых условиях.

Размеры l и b подошвы фундамента назначают кратными 0.1м.

Вычерчивают эскиз фундамента, определяют его вес G_ф  и вес грунта на уступах G_гр . При этом в водопроницаемых грунтах, расположенных ниже уровня грунтовых вод, при расчете G_гр  учитывается взвешивающее действие воды. Для расчета веса фундамента принять удельный вес бетона равным 25 кН/м³.