к КП

Рис. 2. Пример построения геологического разреза строительной площадки

2.3 Назначение глубины заложения фундамента

По экономическим соображениям глубина заложения фундаментов d должна быть минимально возможной. Она определяется с учетом ряда факторов ([1], п. 5.5.1), из которых в контрольной работе рассматриваются:

−конструктивные особенности сооружения (наличие подвала или иных подземных помещений) (А);

−инженерно-геологические условия основания;

−гидрогеологические условия (положение уровня подземных вод);

−климатические условия (глубина промерзания) (Б).

В зависимости от этих факторов глубина заложения d может получаться разной. Принимается наибольшая из полученных минимально возможных ее значений.

Во-первых, глубина заложения определяется из конструктивных особенностей здания, а также самого фундамента и глубины промерзания грунтов.

А) Глубина заложения фундамента d, исходя из конструктивных особенностей, определяется по имеющимся в задании на проектирование данным об относительных отметках пола первого этажа (0,000), пола подвала, поверхности планировки. К этому добавляются данные о толщине пола подвала hcf (обычно

0,2...0,15 м) и минимальном заглублении подошвы фундамента от низа пола подвала hs, которое для ленточного фундамента составляет 0,3 или 0,5 м.

Приведенные рассуждения по определению глубины заложения фундамента d исходя из конструктивных особенностей здания и конструкции опорных элементов фундаментов можно выразить в виде:

d = hn − hц + hcf + hs ,

где hn - разность отметок пола первого этажа (0.00) и пола подвала; hц - высота цоколя - разность отметок 0.000 и поверхности планировки.

Рекомендуется в пояснительной записке сделать схематический рисунок фундамента с обозначением всех отметок. Он необходим в дальнейшем для возможной корректировки глубины заложения и при разработке конструкции фундамента.

Рис. 3. Схема для определения глубины заложения фундамента из условия конструктивных особенностей: 1 - наружная стена; 2 - перекрытие; 3 - внутренняя стена; 4 - пол подвала; 5 - фундамент

Б). Глубина заложения фундамента в зависимости от глубины промерзания

назначается в соответствии с ц.п. 5.5.2... 5.5.7 [1]. В глинистых грунтах, мелких и пылеватых песках подошва фундамента должна закладываться ниже расчетной глубины сезонного промерзания в данном климатическом районе. Это позволяет исключить возможные неравномерные деформации сооружений, которые могут возникнуть в результате замерзания и морозного пучения этих грунтов под подошвой фундамента и после их оттаивания.

Расчетная глубина сезонного промерзания грунта df, м определяется по формуле:

Коэффициент kh

Нормативная глубина промерзания d fn для районов, где глубина промерзания не превышает 2,5 м, определяется по формуле:

где Mt - безразмерный коэффициент, численно равный сумме абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур за зиму в данном климатическом районе, принимаемый по СНиП по строительной климатологии и геофизике в зависимости от района строительства;

d0 - величина, м, принимаемая для суглинков и глин - 0,23; супесей, песков мелких и пылеватых - 0,28; песков гравелистых, крупных и средней крупности - 0,30; крупнообломочных грунтов - 0,34.

В контрольной работе можно значение нормативной глубины сезонного промерзания грунта dfn, м определить по карте (см. рис. 4).

Полученная с учетом двух рассмотренных факторов наибольшая глубина заложения d далее уточняется, исходя из инженерно-геологических и гидрогеологических условий, если основание естественное.

В). Уточнение по инженерно-геологическим условиям имеет целью обеспечить опирание подошвы фундаментов на грунтовый слой (рабочий несущий слой) с достаточно высоким расчетным сопротивлением Ro. Чем больше Ro, тем меньшая площадь подошвы фундамента требуется для его надежного опирания на грунт, так как она подбирается по условию p<R, где р — среднее давление под подошвой фундамента. Подошва фундамента должна быть заглублена как минимум на 10... 15 см ниже кровли рабочего слоя. Для этого иногда может потребоваться изменение ранее полученной глубины заложения. Возможно также для этой цели изменение планировочной отметки. В случае залегания под рабочим слоем слабого подстилающего слоя, подошва фундамента должна закладываться выше кровли слабого слоя на расстоянии, обеспечивающем выполнение условия проверки допустимости давления передаваемого на подстилающий слой, но не менее чем на

0,7... 1,0 м.

Г). Учет гидрогеологических условий сводится к тому, чтобы подошва фундамента по возможности находилась выше уровня подземных вод. Это облегчит решение вопроса о гидроизоляции фундаментов и подвального помещения и позволит обойтись без водоотлива из котлована при проведении работ нулевого цикла. Для достижения этой цели возможен подъем планировочной отметки за счет подсыпки и соответствующий подъем отметки подошвы фундаменты, но при условии, что и после подъема фундаменты будут опираться на надежный грунт.

Полученная с учетом рассмотренных четырех факторов глубина заложения фундамента d позволяет предварительно получить конструкцию наружных стен подземного помещения.

2.4 Определение ширины подошвы фундамента

При расчетах фундаментов мелкого заложения по второму предельному состоянию (по деформациям) площадь подошвы предварительно может быть

где pII — среднее давление по подошве фундамента от основного сочетания расчетных нагрузок при расчете по деформациям; R — расчетное сопротивление грунта основания, определяемое по формуле (4) (см. формулу (5.7) стр.21[1]).

(4)

Выполнение условия (3) осложняется тем, что обе части неравенства содержат искомые геометрические размеры фундамента. В результате расчет приходится вести методом последовательных приближений, хотя для некоторых расчетных случаев предложены различные приемы, графики и таблицы, упрощающие эти расчеты.

В задании на контрольную работу рассматривается центрально нагруженный ленточный фундамент. Центрально нагруженным считают фундамент, у которого равнодействующая внешних нагрузок проходит через центр площади его подошвы. Реактивное давление грунта по подошве жесткого центрально нагруженного фундамента принимается равномерно распределенным интенсивностью

При наличии в пределах сжимаемой толщи основания слабых грунтов или грунтов с расчетным сопротивлением меньшим, чем давление на несущий слой (рис.6), необходимо проверить давление на них, чтобы уточнить возможность применения при расчете основания теории линейной деформируемости грунтов. Последнее требует, чтобы полное давление на кровлю подстилающего слоя не превышало его расчетного сопротивления, т. е.

где σ zp и σ zg — вертикальные напряжения в грунте на глубине z от подошвы фундамента (соответственно дополнительное от нагрузки на фундамент и от собственного веса грунта); Rz — расчетное сопротивление грунта на глубине кровли слабого слоя.

Величину Rz определяют по формуле (4) как для условного фундамента шириной bz и глубиной заложения dz. Коэффициенты условий работы γ c1 , γ c2 и

надежности k к, а также коэффициенты Mγ , Mq , Mc находят применительно к слою слабого грунта.

Ширину условного фундамента bz назначают с учетом рассеивания напряжений

где N0II — вертикальная нагрузка на уровне обреза фундамента.

Ширину условного прямоугольного ленточного фундамента найдем по формуле bz = Az 1.

2.5 Определение осадки фундамента

Для основания сложенного нескальными грунтами расчет по деформациям является необходимым. Расчет сводится к определению абсолютной осадки отдельного фундамента. Полученные величины в результате расчета сравнивают с предельно допустимыми, приведенными в СП 22.13330.2011.

где S - деформация фундамента по расчету;

Su - предельное значение деформации, определяемое по приложению Д [1]..

Осадку фундамента можно рассчитывать любым методом, но обязательным является применение метода послойного суммирования. Расчет осадки фундамента методом послойного суммирования с использованием расчетной схемы в виде линейно деформируемого полупространства определятся в следующей последовательности:

1. Выполняется схема запроектированного фундамента, совмещенная с геологическим разрезом (рис. 7).

Рис. 7. Схема к расчету осадки фундамента, рассмотренного в примере 10.2, стр. 269-272 [5].

2.Сжимаемая толща грунтов, расположенная ниже подошвы фундамента, разбивается на элементарные слои толщиной hi ≤ 0,4b на глубину примерно 3b, где b – ширина подошвы фундамента. При этом границы элементарных слоев должны совпадать с границами слоев грунта.

3.Строится эпюра природного давления σzq, возникающих в основании от веса выше лежащих слоев грунта. При высоком положении УГВ удельный вес грунта берется с учетом взвешивающего действия воды. В случае если имеем водонепроницаемый грунт (глина, суглинок с IL ≤ 0), тогда на поверхность этого слоя