2.Определение нагрузок, действующих на фундамент

Расчёт нормативных значений усилий от нагрузок на уровне обреза фундаментов, воспринимаемых рамой каркаса (постоянная, снеговая, ветровая и крановая), выполняется на ЭВМ. Наиболее нагруженными являются фундаменты по оси А-5. Нормативные значения усилий для этих фундаментов приведены в Таблице №5. Правило знаков для M и Q: «плюс» - влево, «минус» - вправо применительно к изображению поперечного разреза здания на Рисунке №1.

На обрез фундамента по оси «А-5» действуют усилия

Таблица 5

Усилие	Нагрузки
	Постояные, кН	Снеговые , кН	Крановые , кН	Ветровые , кН
Nn, кН	820,4	165,1	190,8	0,0
Mn, кНм	349,5	80,0	±150,4	±12,5
Qn,кН	71,8	3,4	±33,2	±32,2

Значения расчетных усилий на уровне обреза фундаментов по оси 5 с учетом неблагоприятных сочетаний нагрузок

Таблица 6

Усилия и ед. изм.	Сочетание нагрузок. Индексы нагрузок по таблице 5
	+ ,	+	+	+ [1 + 0,9 , + 0,7]
Nn, кН	985,5	1011,2	1011,2	1159,79
Mn, кНм	429,5	499,9/199,1	362/337	580,65/262,35
Qn,кН	86,4	112/50,4	94,4/68	136,36/12

Nn= + [1 + 0,9 , + 0,7]=820,4+190,81+165,10,9+00,7=1159,79 кН

M_n =+ [1 + 0,9 , + 0,7]=

=349, 5+150, 41+800, 9+12, 50,7=580,65кНм

M_n =+ [1 + 0,9 , + 0,7]=

=349, 5-150, 41+800, 9-12, 50, 7=262,35кНм

Qn=+ [1 + 0,9 , + 0,7]=71, 8+33, 21+32,20, 9+3,40, 7=136,36кН

Qn=+ [1 + 0,9 , + 0,7]=71, 8-33, 21-32,20, 9+3,40, 7=12кН

Для расчетов по деформациям ( с коэффициентом надежности по нагрузке γ_f = 1) – II группа предельных состояний:

N_IIcol= N_n γ_f = 1159,79  1 = 1159,79 кН

M_IIcol = M_n γ_f = 580,65 1 =580,65кН м

Q_IIcol= Q_n γ_f = 136,36 1 =136,36 кН

Для расчетов по несущей способности (с коэффициентом надежности по нагрузке γ_f = 1,2) – I группа предельных состояний:

N_Icol= N_n γ_f =1159,79  1,2 = 1391,75 кН

M_Icol= M_n γ_f =580,65  1,2 = 696,78кНм

Q_{I col} = Q_nγ_f = 136,36 1,2 = 163,63кН.

3. Физико-механические свойства грунтов

Планово-высотная привязка здания на площадке строительства приведена на Рисунке№3. Инженерно-геологические разрезы, построенные заданным скважинам, показаны на Рисунке№4 и Рисунке№5

Вычисляем необходимые показатели свойств и состояния грунтов по приведенным в таблице 3 исходными данными. Результаты приведены в таблице 7.

Показатели свойств и состояния грунтов (вычисляемые).

Таблица №7. Показатели свойств и состояния грунтов

№ слоя	, т/	n, %	e, -	, -	, %	, -	, кН/	, кН/	, кН/	, кПа
2	1,52	44,0	0,789	0,95	11	0,45	18,54/18,74	26,68	9,32	244,39
21	1,48	46	0,85	0,84	5	0,68	17,85/18,1	26,78	9,07	274,22
42	1,62	39	0,64	0,91	-	-	18,84/19,03	26,19	10,3

Физико-механические свойства грунта

Вычисляем физико-механические свойства грунта по приведенным в таб. 3 исходных характеристик.

Слой 2 - суглинок

Число пластичности , определяем по формуле :

где, влажность на границе текучести, %;

влажность на границе раскатывания, %.

Плотность сухого грунта , вычисляем по формуле :

где, плотность грунта,;

влажность грунта, %.

Пористость определяется по формуле:

где, плотность сухого грунта,;

плотность частиц грунта, .

Коэффициент пористости e, д.е., определяется по формуле :

где, пористость,%

Степень влажности д.е., определяются по формуле :

где, природная влажность грунта, д.е.;

плотность частиц грунта, ;

коэффициент пористости, д.е.;

плотность воды, принимаемая равной 1

Показатель текучести д.е.,определяют по формуле :

где, природная влажность грунта, %;

влажность на границе раскатывания, %;

влажность на границе текучести, %;

По показателю текучести суглинок находится в тугопластичном состоянии (ГОСТ 25100-2011 табл.Б.19).

Расчетное значение удельного веса и удельного веса твердых частиц:

где, плотность твердых частиц грунта,;

плотность воды, принимаемая равной 1

ускорение свободного падения, .

Удельный вес суглинка, расположенного ниже уровня подземных вод, с учетом взвешивающего действия воды для расчета по II группе предельных состояний, вычисляем по формуле:

где, удельный вес твердых частиц грунта,;

удельный вес воды,

коэффициент пористости.

Удельный вес грунта выше подошвы фундамента до глубины принимаем без учета взвешивающего действия воды, а ниже уровня подземных вод, т.е. в пределах глубиныи ниже подошвы фундамента, принимаем

Удельный вес грунта, расположенного выше подошвы фундамента (при наличии подземных вод определяется с учетом взвешивающего действия воды) вычисляем по формуле:

где, удельный вес суглинка, расположенного ниже уровня подземных вод, с учетом взвешивающего действия воды для расчета поII группе предельных состояний, ;

глубина расположения уровня подземных вод,

удельный вес глины без учета взвешивающего действия воды для расчета по II группе предельных состояний, ;

условная глубина заложения фундаментов, м.

Условное расчетное сопротивление грунта основания R, кПа, определяем по формуле (СП 22.13330.2011 п.5.6.7):

где, коэффициенты условий работы, при показатели текучести;

коэффициент, принимаемый равным единице, т.к. прочностные характеристики грунта (и) определены непосредственными испытаниями;

коэффициенты, в зависимости от угла трения ;

коэффициенты, принимаемые равным единице при

условная ширина подошвы фундамента, м;

удельный вес глины, расположенного ниже уровня подземных вод, с учетом взвешивающего действия воды для расчета по II группе предельных состояний, ;

удельный вес грунта, расположенного выше подошвы фундамента (при наличии подземных вод определяется с учетом взвешивающего действия воды), ;

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

условная глубина заложения фундаментов, м;

глубина подвала, м.

Полное наименование грунта слоя 2 по ГОСТ 25100-2011 – суглинок тугопластичный. Этот грунт может быть использован, как естественное основание, поскольку имеет достаточную прочность. (малосжимаемый)

Слой 3 - суглинок

Число пластичности , определяем по формуле :

где, влажность на границе текучести, %;

влажность на границе раскатывания, %.

Плотность сухого грунта , вычисляем по формуле:

где, плотность грунта,;

влажность грунта, %.

Пористость определяется по формуле:

где, плотность сухого грунта,;

плотность частиц грунта, .

Коэффициент пористости e, д.е., определяется по формуле :

где, пористость,%

Степень влажности д.е., определяются по формуле :

где, природная влажность грунта, д.е.;

плотность частиц грунта, ;

коэффициент пористости, д.е.;

плотность воды, принимаемая равной 1

Показатель текучести д.е.,определяют по формуле :

где, природная влажность грунта, %;

влажность на границе раскатывания, %;

влажность на границе текучести, %;

По показателю текучести суглинок находится в мягкопластичном состоянии (ГОСТ 25100-2011 табл.Б.19).

Расчетное значение удельного веса и удельного веса твердых частиц:

где, плотность твердых частиц грунта,;

плотность воды, принимаемая равной 1

ускорение свободного падения, .

Удельный вес суглинка, расположенного ниже уровня подземных вод, с учетом взвешивающего действия воды для расчета по II группе предельных состояний, вычисляем по формуле:

где, удельный вес твердых частиц грунта,;

удельный вес воды,

коэффициент пористости.

Удельный вес грунта выше подошвы фундамента до глубины принимаем без учета взвешивающего действия воды, а ниже уровня подземных вод, т.е. в пределах глубиныи ниже подошвы фундамента, принимаем

Удельный вес грунта, расположенного выше подошвы фундамента (при наличии подземных вод определяется с учетом взвешивающего действия воды) вычисляем по формуле:

где, удельный вес суглинка, расположенного ниже уровня подземных вод, с учетом взвешивающего действия воды для расчета поII группе предельных состояний, ;

глубина расположения уровня подземных вод,

удельный вес суглинка без учета взвешивающего действия воды для расчета по II группе предельных состояний, ;

условная глубина заложения фундаментов, м.

Условное расчетное сопротивление грунта основания R, кПа, определяем по формуле (СП 22.13330.2011 п.5.6.7):

где, коэффициенты условий работы, при показатели текучести;

коэффициент, принимаемый равным единице, т.к. прочностные характеристики грунта (и) определены непосредственными испытаниями;

коэффициенты, в зависимости от угла трения ;

коэффициенты, принимаемые равным единице при

условная ширина подошвы фундамента, м;

удельный вес суглинка, расположенного ниже уровня подземных вод, с учетом взвешивающего действия воды для расчета по II группе предельных состояний, ;

удельный вес грунта, расположенного выше подошвы фундамента (при наличии подземных вод определяется с учетом взвешивающего действия воды), ;

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

условная глубина заложения фундаментов, м;

глубина подвала, м.

Полное наименование грунта слоя 2 по ГОСТ 25100-2011 – суглинок мягкопластичный. Этот грунт может быть использован, как естественное основание, поскольку имеет достаточную прочность. (среднесжимаемый)

Слой 4 – песок среднезернистый

Плотность сухого грунта , вычисляем по формуле:

где, плотность грунта,;

влажность грунта, %.

Пористость определяется по формуле:

где, плотность сухого грунта,;

плотность частиц грунта, .

Коэффициент пористости e, д.е., определяется по формуле :

где, плотность сухого грунта,;

плотность частиц грунта, .

Степень влажности д.е., определяются по формуле :

где, природная влажность грунта, д.е.;

плотность частиц грунта, ;

коэффициент пористости, д.е.;

плотность воды, принимаемая равной 1

Расчетное значение удельного веса и удельного веса твердых частиц:

где, плотность твердых частиц грунта,;

плотность воды, принимаемая равной 1

ускорение свободного падения, .

Удельный вес песка, расположенного ниже уровня подземных вод, с учетом взвешивающего действия воды для расчета по II группе предельных состояний, вычисляем по формуле:

где, удельный вес твердых частиц грунта,;

удельный вес воды,

коэффициент пористости.

Удельный вес грунта, расположенного выше подошвы фундамента (при наличии подземных вод определяется с учетом взвешивающего действия воды) вычисляем по формуле:

удельный вес суглинка, расположенного ниже уровня подземных вод, с учетом взвешивающего действия воды для расчета по II группе предельных состояний, ;

глубина расположения уровня подземных вод,

удельный вес суглинка без учета взвешивающего действия воды для расчета по II группе предельных состояний, ;

условная глубина заложения фундаментов, м.

Условное расчетное сопротивление грунта основания R, кПа, определяем по формуле (СП 22.13330.2011 п.5.6.7):

где, коэффициенты условий работы, при показатели текучести;

коэффициент, принимаемый равным единице, т.к. прочностные характеристики грунта (и) определены непосредственными испытаниями;

коэффициенты, в зависимости от угла трения ;

коэффициенты, принимаемые равным единице при

условная ширина подошвы фундамента, м;

удельный вес суглинка, расположенного ниже уровня подземных вод, с учетом взвешивающего действия воды для расчета по II группе предельных состояний, ;

удельный вес грунта, расположенного выше подошвы фундамента (при наличии подземных вод определяется с учетом взвешивающего действия воды), ;

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

условная глубина заложения фундаментов, м;

глубина подвала, м.

Полное наименование грунта слоя 2 по ГОСТ 25100-2011 – песок среднезернистый. Этот грунт может быть использован, как естественное основание, поскольку имеет достаточную прочность. (малосжимаемый)

Заключение.

В целом площадка пригодна для возведения здания. Рельеф площадки спокойный с уклоном в сторону скважин 3 и 4. Грунты имеют слоистое напластование, с выдержанным залеганием пластов. Все грунты имеют достаточную прочность, невысокую сжимаемость и могут быть использованы в качестве оснований в природном состоянии. Грунтовые воды расположены на небольшой глубине, что значительно ухудшает условия устройства фундаментов: при заглублении фундаментов более 1 м необходимо водопонижение; возможность открытого водоотлива из котлованов, разработанных в суглинке, должна быть обоснована проверкой устойчивости дна котлована

Целесообразно рассмотреть следующие возможные варианты фундаментов и оснований:

1) фундамент мелкого заложения на естественном основании - суглинок;

2) фундамент на распределенной песчаной подушке (может быть достигнуто уменьшением размеров подошвы фундаментов и расчетных осадок основания);

3) свайный фундамент из забивных висячих свай; несущим слоем для свай может служить суглинок (слой 2).

Следует предусмотреть срезку и использование почвенно-растительного слоя при благоустройстве и озеленении застраиваемого участка (п.4.19 СП 22.13330.2011).