6. Расчет остальных фундаментов.

За основной вариант для данного здания принимаем фундамент мелкого заложения.

7.1 Фундамент №2

7.1.1 Расчетная схема

Рисунок 18 – Расчетная схема фундамента на буронабивных сваях по оси Б.

7.1.2 Определение глубины заложения фундамента

При определении глубины заложения фундамента учитываем отметку подвала пола (-3,60 м). С учетом конструкции пола и конструкции самого фундамента принимаем глубину заложения d_зал=4,8 м.

7.1.3 Определение размера подошвы фундамента

Определение размеров подошвы фундамента выполняем методом Лалетина.

Давление на основание от подошвы фундамента определяется по формуле:

Р_ср=(N_П+N_ГР+N_Ф)/(B·L)=N_П·K/(·B²)+_ср·d,

где _ср - средний удельный вес фундамента и грунта, равный 2,3 т/м³,

d - глубина заложения, равная 4,8 м.,

k - коэффициент, определяемый по эксцентриситету нагрузки:

е=M_П/N_П=10,2/274=0,037 м → k=1,1 (по прил. 18[6])

=l_k/b_k=l/b=0,6/0,4=1,5

Р_ср=274·1,1/(1,5·B²)+2,3·4,8=200,93/B²+11,04

Формула для Р_ср имеет вид:

Р_ср(B)=200,93/B²+11,04

Формула для R запишется так:

R(B)=(_c1·_c2/k)·(M_2·k_z·B·_II+M_q2·d₁·'_II+(M_q2-1)·d_b·_п'+M_c2·c₂), где

d₁=h_s+h_cf·_cf/'_п , где

h_s=0,95 м - толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны подвала,

h_cf=0,25 м - толщина конструкции пола подвала,

_cf=2,5 тс/м³ - расчетное значение удельного веса конструкции пола подвала.

d₁=1,2+0,25·2,5/((1,75·1,823+2,01·2,757+1,07·0,22)/(1,823+2,757+0,22))=1,285 м

d_b=2 м - глубина подвала - расстояние от уровня планировки до пола подвала.

R(B)=(1,2·1,1/1)·(0,72·1·B·(1,07·2,718+1,04·2,487+1,22·5,173)/(2,718+2,487+ +5,173)+3,87·1,285·(1,75·1,823+2,01·2,757+1,07·0,22)/(1,823+2,757+0,22)+(3,87- -1)·2·(1,75·1,823+2,01·2,757+1,07·0,22)/(1,823+2,757+0,22)+6,45·0,6)=1,081B+31,525;

R(B)=1,081·B+31,525

Приравняем эти два уравнения и найдем корни получившегося квадратного уравнения. Поскольку из двух корней нас интересуют положительный, получаем, что минимальная ширина фундамента B_min=2,92 м. Принимаем B=3,0 м.

=1,5·3,0²=13,5 м²;

L=А/B=13,5/3,0=4,5 м.

Принимаем фундамент размерами 4,5х3,0 м.

Конструктивная схема представлена на рисунке 19.

Далее вычисляем фактическую нагрузку на грунт под подошвой. Для этого подсчитаем вес стакана и вес грунта на обрезах фундамента.

Объем фундамента:

V_ф=0,4·4,5·3,0+0,3·3,4·2,4+0,3·2,3·1,8+3,1·1,2·1,2=8,883 м³

N_ф=V_ф·_бет=8,883·2,5=22,208 тс.

Объем грунта: V_гр=V-V_ф=4,5·3,0·4,8-8,883=55,917 м³

N_гр=V_гр·_гр=V_гр·(_гр1·h_гр1+_гр2·h_гр2+_гр3·h_гр3)/(h_гр1+h_гр2+h_гр3)=55,917·(1,75·1,823+2,01·2,757+1,07·0,22)/(1,823+2,757+0,22)=104,46 тс.

Фактическое сопротивление грунта под подошвой находим по формуле:

Р_{ср.факт.}=(N_П+N_Ф+N_гр)/(b·l)=(274+22,208+104,46)/(4,5·3,0)=29,68 тс/м²

Определяем R по фактической ширине фундамента.

R_факт.=1,081·3,0+31,525=34,768 тс/м²

Р_{ср.факт.}=29,68 тс/м² < R_факт.=34,768 тс/м²

7.1.4 Учет внецентренного нагружения

Эксцентриситет приложения нагрузки определяется по формуле:

е=(М_П+Т_П·d)/(N_П+N_ф+N_гр), где

М_П=10,2 тс·м, Т_П=2,8 тс, d=4,8 м.

е=(10,2+2,8·4,8)/(274+22,208+104,46)=0,059 м  l/30=0,15 м. (l=4,5 м),

значит фундамент считается центрально нагруженным.

Давление под подошвой фундамента вычисляется по формуле:

Р_max/min=N/AM/W=N/A·(16·e/l),

где N=400,668 тс - суммарная нагрузка на подошву фундамента, А=b·l=4,5·3,0=13,5 м²- площадь подушки, М - действующий момент, W - момент сопротивления подошвы.

P_max/min=400,668/13,5·(16·0,059/4,5)

P_max=32,214 тс/м²; P_min=27,514 тс/м²

Для нормальной работы фундамента должны выполняться условия:

Р_max1,2·R и P_min>0.

Р_max =32,214  1,2·R=1,2·34,768=41,722 тс/м² ;

28,21  0 значит условия выполняются.

7.1.5 Проверка слабого подстилающего слоя

Проверка прочности слабого подстилающего слоя производится по условию:

_zp+_zqR_{z(слаб.слоя)},

где _zp,_zq – вертикальные напряжения в грунте на глубине z от подошвы фундамента соответственно от нагрузки на фундамент и от собственного веса грунта, тс/м²; R_z – расчетное сопротивление грунта пониженной прочности на глубине z, тс/м².

_zp=·Р_o=0,103·20,713=2,14 т/м²,

где P_o - дополнительное давление на основание в уровне подошвы фундамента,  - коэффициент, принимаемый по табл.1 прилож. 2 [1] в зависимости от соотношения сторон η=l/b и ζ=2z/b

P_o=P_{ср.факт.}-_zgo=P_{ср.факт.}-(_гр1·h_гр1+_гр2·h_гр2+_гр3·h_гр3)= =29,68-(1,75·1,823+2,01·2,757+1,07·0,22)=20,713 тс/м²,

где: P_{ср.факт.}- среднее давление под подошвой фундамента;

- вертикальное напряжение от собственного веса грунта.

2z/b= 2·7,518/3=5,012 и l/b =1,5 тогда =0,103

_zq=_i·h_i=1,75·1,823+2,01·2,757+1,07·2,938=11,875 т/м²

Площадь условного фундамента:

A_z=(N_II+N_гр+N_ф)/_zp=400,668/2,14=187,228 м²,

b_z=-a , где

a=(l-b)/2=(4,5-3,0)/2=0,75

b_z==12,95

Расчетное сопротивление грунта слабого слоя:

R(B)=(_c1·_c2/k)·(M_3·k_z·b_z·_II+M_q3·d₁·'_II +M_c3·c₃);

R_z=(1,2·1,1/1)·(0,56·1·12,95·(1,04·2,487+1,22·5,713)/(2,487+5,713)+3,24·(1,823+2,757+2,938)·(1,75·1,823+2,01·2,757+1,07·2,938)/(1,823+2,757+2,938)+5,84·0,3)= =64,258 тс/м²

Производим проверку условия: _zp+_zqR_z

2,14+11,875=14,015  64,258, т.е. расчетное сопротивление грунта больше, чем давление фундамента, значит, увеличение размеров подошвы не требуется, слабый подстилающий слой имеет достаточную прочность.

7.1.6 Определение осадки фундамента

Для определения осадки используем методом послойного элементарного суммирования.

Расчет производится по формуле:

S=·(_zpi·h_i)/E_i,

где S - осадка слоев, =0,8 - коэффициент, Е_i - модуль деформации i-го слоя грунта, _zpi - среднее значение дополнительного вертикального нормального напряжение в i-м слое, h_i - высота слоя.

Суммирование производим до глубины, на которой выполняется условие:

_zp<0,2·_zg

Напряжения в грунте от его веса определяются по формуле _zg=(_i·h_i).

_zp=α·P_о, где P_o=P_{ср.факт.}-_zgo=P_{ср.факт.}-(_гр1·h_гр1+_гр2·h_гр2+_гр3·h_гр3)=29,68-(1,75·1,823+ +2,01·2,757+1,07·0,22)=20,713 тс/м²,

 - коэффициент, принимаемый по табл.1 прилож.2 [1]

Грунтовую толщу разбиваем на слои h=(0,20,4)b

Таблица 3.

Расчет осадки фундамента мелкого заложения методом послойного суммирования

					zp	zg0	0,2zg0
№	zi, м	2z/b	l/b		Po	h	h	Ei	hi	cpi	Si
1	0,000	0,000	1,5	1	20,713	8,967	1,7934	1600	0,91	19,791	0,011256
2	0,910	0,607	1,5	0,911	18,870	9,941	1,9882	1600	0,91	16,539	0,009407
3	1,820	1,213	1,5	0,686	14,209	10,914	2,1828	1600	0,898	12,086	0,006783
4	2,718	1,812	1,5	0,481	9,963	11,875	2,375	700	0,83	8,554	0,010143
5	3,548	2,365	1,5	0,345	7,146	12,738	2,5476	700	0,83	6,224	0,00738
6	4,378	2,919	1,5	0,256	5,303	13,602	2,7204	700	0,827	4,660	0,005506
7	5,205	3,470	1,5	0,194	4,018	14,462	2,8924	1700	1	3,511	0,002065
8	6,205	4,137	1,5	0,145	3,003	15,682	3,1364	1700	1	2,651	0,00156

Полученная осадка составляет S_расч=5,4 см, что меньше допустимой S_доп=8 см

Также S_расч.=5,4 см > 0,4·S_доп.=0,4·8=3,2 см.

7.1.7 Проверка на действие сил морозного пучения

В данном случае проверку на действие сил морозного пучения производить не требуется, так как доминирующая часть фундамента расположена ниже сезонной глубины промерзания грунта.

7.1.8 ТЭП фундамента мелкого заложения

Для песка φ=45º;

F₁=4,6·6,1=28,06 м² - площадь по низу котлована;

F₂=8,6·10,1=86,86 м² - площадь по верху котлована;

V_гр= (F₁+F₂)·h/2=(28,06+86,86)·2/2=114,92 м³

Стоимость земляных работ за 1м³ при глубине выработки до 2 м и ширине фундамента 1 м равна 3,6 руб. При ширине фундамента больше 1 м стоимость увеличивается на 7%.

С_котл.=114,92·1,07·3,6=442,67 руб.

Стоимость возведения фундамента за 1м³ бетонных работ 31 руб.

С_фунд.=31·8,883=236,6 руб.

Общая стоимость возведения фундамента:

С_общ.=С_котл.+С_фунд.=442,67+275,373=718,043 руб.