3.2.3 Определение размеров подошвы столбчатого фундамента

Размеры подошвы фундамента под колонны определим методом последовательного приближения. (см.рисунок 2)

Определим площадь подошвы фундамента под колонну в плане по формуле:

(10)

м²

Ширина квадратного фундамента равна: м,

Уточняем расчетное сопротивление по формуле (без подвала):

(11)

где g_С1 и g_С2 – коэффициенты условий работы, учитывающие особенности работы разных грунтов в основании фундаментов и принимаемые по таблице 16, [1].

k – коэффициент, принимаемый: k=1,1 – т.к. прочностные характеристики грунта приняты по нормативным таблицам;

k_Z – коэффициент принимаемый k_Z=1 при b<10 м; b – ширина подошвы фундамента, м;

g_II и g'_II - усредненные расчетные значения удельного веса грунтов, залегающих соответственно ниже подошвы фундамента (при наличии подземных вод определяется с учетом взвешивающего действия воды) и выше подошвы, кН/м³;

С_II – расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента, кПа;

М_g, М_q, М_с – безразмерные коэффициенты, принимаемые по таблице 17;[1]

d₁ – глубина заложения фундаментов бесподвальных сооружений

По таблицам 16-17[1] для заданных грунтовых условий и при соотношении L/H=42/8,6=4,9 найдем значения коэффициентов: g_с1=1,25; g_с2=1; M_g=0,72; М_q=3,87; М_с=6,45. А также g_II=ρ_d,s(1+ω_опт)g=1,65(1+0,15)10=18,97; g'_II =18,97; C_II=31,6.

Для фундамента без подвала d₁=d=1,5м, тогда:

кПа

Уточним размеры фундамента м

м, Принимаем, с округлением и в соответствии с размерами типовых монолитных фундаментов, l=1,8м, b=1,5, плитная часть 0,45м.

Получаем следующее расчетное сопротивление:

кПа

Определим расчетные нагрузки на фундамент:

(12)

кНм

Определим эксцентриситет:

Так как е=0,26м>1,5/30=0,05м, то фундамент необходимо рассчитывать как внецентренно нагруженный, т.е. должны выполняться условия:

; ;(13)

Максимальное и минимальное давление под подошвой внецентренно нагруженного фундамента:

(14)

где W – момент сопротивления подошвы фундамента;

Определим вес фундамента:

кН

Вес грунта обратной засыпки:

кН

кН

где W – момент сопротивления подошвы фундамента;

кПа

кПа

Условия (13):

P_max=620,72 кПа>1.2x380,03=456,036кПа

P_min=75,04кПа > 0;

P_ср=347,88 кПа < R=380,03 кПа

не выполняются, следовательно размеры подошвы внецентренно- нагруженного фундамента под колонну сечением 400х400 мм подобраны не верно. Исходя из этого, примем больший фундамент L=2,4м ,b=1,5м (см.рисунок3) , тогда:

кПа

Определим расчетные нагрузки на фундамент:

Определим вес фундамента:

кН

Вес грунта обратной засыпки:

кН

кН

кПа

кПа

Проверим условия:

P_max=422,46кПа>1.2x380,03=456,036кПа

P_min=120,52кПа > 0;

P_ср=271,49 кПа < R=380,03 кПа

Условия выполняются. Значит размеры подошвы фундамента подобраны верно. Недонапряжение составляет: %

Рисунок 3 - К определению ширины подошвы фундамента

3.3 Расчет основания по деформациям

Задача расчета по деформациям состоит в том, чтобы не допустить такие деформации основания, при которых нарушается нормальная эксплуатация надземных конструкций. Основное условие расчета определяется выражением:

SS_u (16)

где: S – совместная деформация основания и сооружения, определяемая расчетом;

S_u – предельное допустимое значение деформации основания, определяемое по таблице 19[1].

Осадка основания S с использованием расчетной схемы в виде линейно-деформируемого полупространства определяется методом послойного суммирования по формуле

, (17)

где =0,8 – безразмерный коэффициент;

_{zp, i} – среднее напряжение в i-ом слое;

h_i – толщина i-го слоя;

E_i – модуль деформации i-го слоя грунта.

Нижняя граница сжимаемой толщи основания принимается на глубине Z=H_c от подошвы фундамента, где выполняется условие

_zp=0,2_zq (18)

Вертикальные природные напряжения _zq на некоторой глубине Z от поверхности грунта определяют по формуле

, (19)

где _i – удельный вес грунта i-го слоя;

h_i – толщина i-го грунта;

n – число слоев грунта в пределах глубины Z.Удельный вес грунтов залегающих ниже уровня подземных вод, но выше водоупора, должен приниматься с учетом взвешивающего действия воды, т.е.

(20)

где _si, e_i – соответственно удельный вес частиц грунта и коэффициент пористости i-го слоя грунта;

_=10 кН/м³ – удельный вес воды.

Дополнительные вертикальные напряжения от внешней нагрузки определяют по формуле

_zp=P₀ (21)

где Р₀=Р_ср-_zg,0 – дополнительное вертикальное давление на основание;

Р_ср – среднее давление под подошвой фундамента;

_zg,0 – вертикальное напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента;

 - коэффициент, учитывающий уменьшение дополнительных напряжений по глубине. Значения  приведены в таблице 20[1].