3. Сбор нагрузок. Определение нормативных и расчетных усилий, действующих на фундаменты

Основные положения по определению и учету всех видов нагрузок и воздействий, их сочетаний, приведены в СНиП 2.01.07-85*. Примеры сбора нагрузок на ленточные и столбчатые фундаменты указаны в Приложении 1.

Результатом сбора нагрузок должны быть расчетные сочетания нагрузок, действующих по обрезу фундамента (наиболее неблагоприятные для работы конструкций комбинации внешних воздействий, - по наибольшей вертикальной силе и по наибольшим изгибающим моментам).

Подбор размеров подошвы фундаментов и расчет осадок ведется на нормативные усилия, которые могут быть получены делением расчетных усилий (полученных в результате статического расчета с учетом жесткости здания) на средний коэффициент надежности по нагрузке, принимаемый в пределах 1.15-1.20 (в зависимости от типа сооружения, этажности и т.п.). Во всех случаях, когда уменьшение веса конструкций и грунтов может ухудшить условия работы конструкций, коэффициенты надежности по нагрузке для всех нагрузок или их части принимают равными 0.9.

4. Выбор оптимальной глубины заложения подошвы фундамента

Назначение глубины заложения подошвы фундамента - сложная комплексная задача, зависящая от конструктивных и эксплуатационных особенностей возводимых и расположенных рядом существующих зданий (сооружений), инженерно-геологических условий, климатических условий строительства и эксплуатации здания (сооружения), способа производства работ по устройству фундаментов и т.п.

Минимальное заглубление фундамента в грунт ниже поверхности земли или пола подвала (приямка) принимают не менее 0,5 м (за исключением скальных пород, при наличии которых, как правило, снимают лишь верхний, сильно разрушенный слой). Минимальное заглубление подошвы фундамента в несущий слой грунта принимается в зависимости от характера напластования грунтов (горизонтальности отдельных слоев грунта) и не менее 0.1-0.3 м.

Вопросы выбора глубины заложения подошвы фундаментов в литературе освещены достаточно полно, имеется большое количество примеров для различных грунтовых и конструктивных решений - см. приложение.

Окончательный выбор глубины заложения подошвы фундаментов должен осуществляться на основе технико-экономического сравнения нескольких вариантов фундаментов с различной глубиной заложения подошвы, т.к. стоимость, трудоемкость и расход строительных материалов по устройству подземной части здания (сооружения) функционально связаны с глубиной заложения подошвы фундаментов. Оптимальный вариант глубины заложения подошвы фундаментов соответствует минимуму приведенных затрат по сравниваемым вариантам.

5. Определение размеров подошвы фундамента по расчетному сопротивлению грунта основания

5.1.Приведение внешних нагрузок к уровню подошвы фундаментадля каждого сочетания нагрузок:

вертикальная сила N = N_o + G_f + G_gr ;

изгибающий момент М_X = М_X0 + Q_Y0 H_F - G_FB E ;

изгибающий момент M_Y = M_Y0 + Q_X0 H_F ,

где индекс "о" указывает на то, что усилие действует на уровне верхнего обреза фундамента;

G_FB и E - соответственно вес и эксцентриситет усилия от фундаментной балки.

При наличии подвала дополнительно учитывается давление грунта на боковую поверхность фундамента (активное давление грунта).

При М_X = 0 и М_Y = 0 принимают значение вспомогательного коэффициента К_R = 1, при М_X > 0 и М_Y > 0 K_R = 1.5 , при М_X > 0 и М_Y = 0 К_R = 1.2.

Рис. 5.1. Расчетная схема для определения размеров подошвы внецентренно-нагруженного фундамента.

5.2. Назначение ориентировочной (первое приближение) ширины подошвы фундамента исходя из конструктивных требований; величины нагрузки N_0,MAX; прочностных характеристик грунта (, С, R_o).

5.3. Определение расчетного сопротивления грунта основания R по формуле (7) /7/ или по приближенной методике по данным приложения 3 /12/ (при этом, удельный вес грунта основания принимается средневзвешенным в пределах глубины B_F/2 (где B_F - ширина подошвы фундамента). При необходимости удельный вес грунта принимается с учетом взвешивающего действия воды).

5.4. Требуемая длина подошвы фундамента (без учета действия изгибающего момента):

L_F = N_0,MAX/ ((R - G_M) B_F) ,

где N_0,MAX - максимальное (для всех сочетаний нагрузок вертикальное усилие, действующее по верхнему обрезу ф-та; G_M - средний удельный вес материала фундамента и грунта на его обрезах (16 - 22 кН/м­­­³).

Длина подошвы фундамента принимается кратной модулю 100 или 300 мм. Если отношение L_F / B_F больше допустимого значения (как правило, 1.5 - 2.0) следует увеличить ширину подошвы ф-та и повторить расчет с п.4.3.

5.5. Площадь подошвы ф-та A_F = B_F L_F.

5.6. Вес ф-та и грунта на его обрезах G_F =B_F L_F D G_M ,

где D - глубина заложения подошвы ф-та (от отметки планировки).

5.7. Вертикальная сила, действующая на уровне подошвы ф-та:

N = N_0,MAX + A_F G_M D .

5.8. Среднее давление на основание P = N / A_F .