8.Определение размеров подошв фундаментов по расчетным сопротивлениям грунтов. Физический смысл этого понятия. Вычисление расчетных сопротивлений.

Расчетное сопротивление грунта R характеризует предельный уровень напряжений в грунте, при котором основание еще можно считать линейно деформируемой средой.

R – расчетное сопротивление грунта основания, это такое давление, при котором глубина зон пластических деформаций (t) под подошвой фундамента равна 1/4b.

Последовательность расчета при подборе размеров фундамента:

1. задаются формой подошвы фундамента:

Если фундамент ленточный, то рассматривается участок ленты длиной 1м и шириной b. Если фундамент прямоугольный, то задаются соотношением сторон прямоугольника в виде h=b/l=0,6…0,85. Тогда A=bl=b²/h, где A – площадь прямоугольника, l – длина, b – ширина прямоугольника. Отсюда  . Частным случаем прямоугольника является квадрат, в этом случае   

2. вычисляют предварительную площадь фундамента по формуле:

,

где N_II – сумма нагрузок для расчетов по второй группе предельных состояний, кПа. В случае ленточных фундаментов это погонная нагрузка, в случае прямоугольных и квадратных – сосредоточенная нагрузка;

R₀ – табличное значение расчетного сопротивления грунта, где располагается подошва фундамента, кПа;

ɣ^'II – осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих выше подошвы фундамента, кН/м³;

d₁ – глубина заложения фундаментов бесподвальных сооружений или 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;

ɣ_cf – расчетное значение удельного веса конструкции пола подвала, кН/м³;

3. по известной форме фундамента вычисляют ширину фундамента:

в случае ленточного фундамента b=A¢;

в случае квадратного фундамента   ;

в случае прямоугольного   и l=h/b.

 

4. Вычисляют расчетное сопротивление грунта основания R:

  .

где d_b – глубина подвала – расстояние от уровня планировки до пола подвала (для сооружений с подвалом шириной В ≤ 20 м и глубиной свыше 2 м принимается d_b = 2 м, при ширине подвала В > 20 м - d_b = 0); d₁ – глубина заложения подошвы фундаментов бесподвальных сооружений от уровня планировки или приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подвала.

Среднее давление под подошвой фундамента p не должно превышать расчетного сопротивления грунта основания R.

9.Определение размеров подошв центрально нагруженных фундаментов по расчетным сопротивлениям. Ленточные и прямоугольные в плане фундаменты.

Центрально нагруженным считают фундамент, у которого равнодействующая внешних нагрузок проходит через центр тяжести площади его подошвы. Реактивное давление грунта по подошве жесткого центрально нагруженного фундамента принимается равномерно распределенным p_II=(N_oII+G_fII+G_gII)/A, где N_oII - расчетная вертикальная нагрузка на уровне обреза фундамента; G_fIIи G_gII - расчетные значения веса фундамента и грунта на его уступах; А - площадь подошвы фундамента.

Последовательность расчета при подборе размеров фундамента:

1. задаются формой подошвы фундамента:

Если фундамент ленточный, то рассматривается участок ленты длиной 1м и шириной b. Если фундамент прямоугольный, то задаются соотношением сторон прямоугольника в виде h=b/l=0,6…0,85. Тогда A=bl=b²/h, где A – площадь прямоугольника, l – длина, b – ширина прямоугольника. Отсюда  . Частным случаем прямоугольника является квадрат, в этом случае   

2. вычисляют предварительную площадь фундамента по формуле:

,

где N_II – сумма нагрузок для расчетов по второй группе предельных состояний, кПа. В случае ленточных фундаментов это погонная нагрузка, в случае прямоугольных и квадратных – сосредоточенная нагрузка;

R₀ – табличное значение расчетного сопротивления грунта, где располагается подошва фундамента, кПа;

ɣ^'II – осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих выше подошвы фундамента, кН/м³;

d₁ – глубина заложения фундаментов бесподвальных сооружений или 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;

ɣ_cf – расчетное значение удельного веса конструкции пола подвала, кН/м³;

3. по известной форме фундамента вычисляют ширину фундамента:

в случае ленточного фундамента b=A¢;

в случае квадратного фундамента   ;

в случае прямоугольного   и l=h/b.

 

4. Вычисляют расчетное сопротивление грунта основания R:

  .

где d_b – глубина подвала – расстояние от уровня планировки до пола подвала (для сооружений с подвалом шириной В ≤ 20 м и глубиной свыше 2 м принимается d_b = 2 м, при ширине подвала В > 20 м - d_b = 0); d₁ – глубина заложения подошвы фундаментов бесподвальных сооружений от уровня планировки или приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подвала

10. Определение перемещений \ осадок \ фундаментов мелкого заложения. Регулирование перемещений фундаментов при проектировании.

Расчет по второй группе предельных состояний производят с целью предотвращения предельных деформаций оснований и фундаментов (осадок, кренов, горизонтальных перемещений)

Различают две группы методов расчета осадок:

а) методы, основанные на строгих расчетах (определение осадок линейно деформируемого полупространства или слоя грунта ограниченной мощности);

б) приближенные решения (расчет осадок методом послойного суммирования, расчет осадок методом эквивалентного слоя и др.).

При определении осадок линейно деформируемого полупространства или слоя грунта ограниченной мощности используют строгие решения о распределении напряжений в однородном изотропном массиве грунтов от нагрузок, приложенных на его поверхности.

Зависимость между осадкой подошвы центрально нагруженного фундамента s, площадью фундамента А = a . b (а – длина, b - ширина подошвы фундамента) и средним значением дополнительного давления ро имеет вид:

s = ω ро b (1 – ν2) / E, (8.2)

где ω – коэффициент, зависящий от формы площади и жесткости фундамента, принимается по таблице 7.1 [2] ;

ро - среднее значение дополнительного давления от фундамента сооружения, кПа;

ν - коэффициент Пуассона грунта основания;

Е - модуль деформации, кПа.

Среднее значение дополнительного давления ро :

ро = р - γ h, (8.3)

где γ - удельный вес слоя грунта ограниченной мощности;

h - толщина слоя грунта ограниченной мощности.