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 .