5.4. Определение размеров условного фундамента

Определение размеров условного фундамента производится в следующей последовательности.

1. Определяем размеры условного фундамента. Границы условного свайного фундамента определяются следующим образом (рис. 5.3): снизу – плоскостью АБ, проходящей через нижние концы свай; сверху – поверхностью планировки земли; с боков – вертикальными плоскостями АВ и ВБ, отстоящими от нагруженных граней крайних рядов вертикальных

свай на расстоянии hу.ф. tgα, где α – угол распределения напряжений, определяется по формуле

bу.ф. = 5d + 2tgαlсв = 5 0,3 + 2 tg6,74 3,7 = 2,37 м,

где d – диаметр круглой сваи или размер стороны квадратного поперечного сечения сваи, d = 0,3 м; lсв – длина сваи без учета заделки в ростверк, определяется по формуле

lсв = Lсв – hз = 4,0 – 0,3 = 3,7 м.

здесь hз – высота (глубина) заделки сваи в ростверк, hз = 0,3 м. 4. Определяем длину подошвы условного фундамента lу.ф.:

lу.ф. = 5d + 2tgαlсв = 5 0,3 + 2 tg6,74 3,7 = 2,37 м.

5.Определяем площадь подошвы условного фундамента Aу.ф.:

Aу.ф. = bу.ф. lу.ф. = 2,37 2,37 = 5,62 м2.

6.Определяем собственный вес свай Gсв:

Gсв = Vсв γm = 1,33 25 = 33,25 кН,

где Vсв – объём свай, определяется по формуле

Vсв = Aсв lсв n = 0,09 3,7 4 = 1,33 м3,

здесь Aсв – площадь поперечного сечения сваи, Aсв = 0,09 м2; lсв – длина сваи без учета заделки в ростверк, lсв = 3,7 м; n – количество свай, n = 4 шт; γm = 25 кН/м3 – удельный вес бетона сваи.

7. Определяем собственный вес ростверка Gр:

Gр = Vр γm = 3,375 25 = 84,375 кН,

где γm = 25 кН/м3 – удельный вес бетона ростверка; Vр – объём ростверка, определяется по формуле

Vр = lпл bпл hпл + lп bп hп = 2,1 2,1 0,6 + 0,9 0,9 0,9 = 3,375 м3,

здесь lпл, bпл, hпл, lп, bп и hп – длина, ширина и высота соответственно плиты

иподколонника ростверка.

8.Определяем собственный вес грунта Gгр, расположенного на уступах ростверка, определяется по формуле:

Gгр = (Vу.ф. – Vр – Vсв) γII/ = (14,12 – 3,375 – 1,33) 17,5 = 164,76 кН, где Vу.ф. – объём условного фундамента грунта (прямоугольник ABCD, рис.

5.3), определяется по формуле:

Vу.ф. = Aу.ф.hу.ф. = 5,62 3,65 = 14,12 м3,

здесь Aу.ф. – площадь подошвы условного фундамента, Aу.ф. = 5,62 м2; γII/

– осреднённое значение удельного веса грунта расположенного на подошве ростверка (при наличии грунтовых подземных вод определяется с учётом

взвешивающего действия воды), принимается равным γ II/ = 17,5 кН/м3.

=192,6 кН.

10.Определяем расчетное сопротивление грунта основания несущего слоя под подошвой условного фундамента:

R = γc1γc2 [M kzbу фγ + M qdγ / + (M q −1)dbγ / + Mcc ],

k γ . . II II II II

где γс1 и γс2 – коэффициенты условий работы, γс1 = 1,4 и γс2 = 1,34, согласно табл. 3 [1] или прил. 4, табл. 4.1 настоящего учебного пособия; k – коэффициент, k = 1,0, т.к. прочностные характеристики грунта (ИГЭ-3), залегающего под подошвой условного фундамента (ϕ и cII), определены непосредственными испытаниями; Мγ, Мq, Мс – коэффициенты, зависящие

от угла внутреннего трения ϕ (п.7, табл. № 47) несущего слоя грунта, принимаются согласно табл. 4 [1] или прил. 5 настоящего учебного

пособия, для ϕ = 37° Мγ = 1,95, Мq = 8,81, Мс = 10,37; bу.ф. – ширина условного фундамента, bу.ф. = 2,37 м; kz – коэффициент, kz = 1,0, т.к. ширина условного фундамента bу.ф. = 1,5 < 10 м; db – глубина подвала – расстояние от уровня планировки до пола подвала, db = 1,85 м; сII – расчётное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой

условного фундамента, сII = 1 кПа; γ II/ – осредненное расчетное значение удельного веса грунта, залегающего выше подошвы условного фундамента (при наличии грунтовых подземных вод определяется с учетом взвешивающего действия воды), определяется по формуле:

γII – то же, ниже подошвы условного фундамента, определяется по формуле

=15212,,934 =11,81 кН/м3.

Тогда, R =1,41,01,34 [1,95 1,0 2,37 11,81 +8,81 3,65 24,01 +

+(8,81 – 1) 1,85 24,01 + 10,37 1 = 2221,06 кПа.

11.Проверяем условие, по которому среднее давление под подошвой условного фундамента не должно превышать расчетного сопротивления несущего слоя грунта Rу.ф под подошвой условного фундамента, т.е.

должно выполняться условие Pу.ф. + MWII ≤ Rу.ф.

192,6 + 602,21,0 = 219,75 кПа < 2221,06 кПа.

Условие выполняется, следовательно, фундамент запроектирован верно.

5.5. Вычисление вероятной осадки свайного фундамента

Вычисление вероятной осадки свайного фундамента производится методом послойного суммирования в следующей последовательности.

1. Вычисляем ординаты эпюр вертикальных напряжений от действия собственного веса грунта (природное давление) σzg и вспомогательной

0,2σzg.

Точка О – на поверхности земли (рис. 5.3)

σzg = 0; 0,2σzg = 0;

σzg2 = σzg1 + γ2 h2 = 70,0 + 20,0 2,0 = 110,0 кПа; 0,2σzg2 = 22,0 кПа;

точка 3 – на уровне подошвы условного фундамента

σzg0 = σzg2 + γ3 h3/1 = 110,0 + 18,6 1,1 = 130,46 кПа; 0,2σzg0 = 26,09 кПа;

точка 4 – на границе 3-го и 4-го слоев (на уровне подземных вод)

σzg3(σzgw) = σzg2 +γ3 h3 = 130,46 + 18,6 2,9 = 184,4 кПа;

0,2σzg3 = 36,88 кПа;

точка 5 – на границе 4-го и 5-го слоев с учетом взвешивающего действия воды

σzg4 = σzg3(σzgw) + γsb4 h4 = 184,4 + 9,65 5,0 = 232,60 кПа;

0,2σzg4 = 9,64 кПа.

Ниже 4-го слоя песка залегает глина в полутвердом состоянии,

являющаяся водоупорным слоем, поэтому к вертикальному напряжению на кровлю глины добавятся гидростатическое давление столба воды, находящегося над глиной,

σw = γw h4 = 10,0 5,0 = 50,0 кПа;

полное вертикальное напряжение, действующее на кровлю глины,

0,2σzg5 = 66,55 кПа.

2.По полученным значениям ординат на геологическом разрезе в

масштабе строим эпюру природного давления σzg,i (слева от оси ОZ) и вспомогательную эпюру 0,2σzg,i (справа от оси OZ) (рис. 5.3).

3.Определяем дополнительное вертикальное давление на основание от здания по подошве условного фундамента:

р0 = р – σzq0 = 192,6 – 130,46 = 62,14 кПа,

здесь р – среднее давление под подошвой фундамента, р = 192,6 кПа.

4.Разбиваем толщу грунта под подошвой условного фундамента на

элементарные подслои толщиной ∆i = (0,2 ÷ 0,4) bу.ф., где bу.ф. – ширина подошвы условного фундамента. Принимаем ∆i = 0,2bу.ф. = 0,2 2,1 = 0,42 м.

5.Определяем дополнительные вертикальные нормальные напряжения

σzpi на глубине zi от подошвы фундамента:

σzpi = αi p0,

где αi – коэффициент рассеивания напряжений для соответствующего слоя грунта, зависит от формы подошвы условного фундамента и соотношений ξ = 2zi /bу.ф. и η = lу.ф. /bу.ф., где zi – глубина i-го элементарного слоя от

n

подошвы фундамента, zi = ∑∆i (n – количество элементарных слоев),

i =1

определяется по прил. 2, табл. 1 [1] или прил. 5 настоящего учебного пособия. Принимаем ξ = 0,84zi и η = 1,0.

6.По полученным данным строим эпюру дополнительных

вертикальных напряжений σzp от подошвы условного фундамента (справа от оси ОZ) (рис. 5.3).

7.Определяется высота сжимаемой толщи основания Hс, нижняя граница которой ВС принимается на глубине z = Hс, где выполняется

условие равенства σzp = 0,2σzg (рис. 5.3).

8. Определяем величину общей осадки по формуле:

где β – безразмерный коэффициент, β = 0,8; σzpср,i – среднее значение дополнительного вертикального нормального напряжения от подошвы условного фундамента в i-ом слое грунта, равное полусумме напряжений