4.2. Расчет фундамента мелкого заложения на естественном основании

Конструирование фундамента, определение площади подошвы и размеров уступов фундамента.

Отметку обреза фундамента назначают на 0,15 м. ниже отметки поверхности грунта. Размеры обреза фундамента в плане принимают больше размеров надфундаментной части опоры на величину С = 0,30  0,50 м. в каждую сторону для компенсации возможных отклонений положения.

те для всех вариантов принимается:

С = 0,3м;

= 2,6 м– ширина опоры;

= 9,8м – длина опоры.

Тогда, , иb = 3,2 м; l = 10,4 м – размеры обреза фундамента.

В первом приближении требуемая площадь подошвы фундамента при выбранной глубине заложения определяется по формуле:

……………………………………..

где где: N_надз = 1,1*(Р₀+Р_п)+γ_ƒ *Р_к, мН

R₀ - табличное значение расчетного сопротивления несущего слоя грунта основания

/ прил.1/;

Y_mt  - среднее значение удельного веса кладки фундамента и грунта на его уступах ( принимаем Y_mt = 20кН/м³ ) ;

d_Ф - высота фундамента.

По конструктивным соображениям:

- минимальная площадь подошвы равна площади верхнего обреза фундамента, для всех вариантов -

Если А_min < A₁, необходимо развитие площади до требуемой А₁, за счет уширения вдоль ширины подошвы, либо вдоль ширины и вдоль длины подошвы. Уширение фундамента может быть обеспечено путем устройства уступов. Высота уступа принимается равной 0,7 – 2 м, а ширина – обычно не более половины его высоты.

Максимальная площадь подошвы фундамента при принятой высоте фундамента определяется из нормированного условия обеспечения жесткости фундамента. Оно заключается в том, что линия уступов или наклон граней фундамента, как правило, не должны отклоняться от вертикали на угол α более 30⁰.

В данной работе рекомендуется уширение подошвы фундамента вдоль его ширины, оставляя длину подошвы фундамента равной его длине по обрезу. (ПРИ ЭТОМ ОКОНЧАТЕЛЬНО ШИРИНА ПОДОШВЫ НЕ ДОЛЖНА ПРЕВЫСИТЬ ЕЕ ДЛИНУ)

При этом условии максимальная площадь подошвы фундамента при принятых глубине заложения d_n и высоте фундамента d_ф равна:

A_max  = ( b_оп + 1.16d_ф ) ( l_оп + 2с) ,

где b_оп и l_оп. - соответственно ширина и длина опоры в плоскости обреза фундамента); С=0.3 м.

Итак, площадь подошвы проектируемого фундамента А₁ должна удовлетворять условию:

А_min A₁  A_max . (4.6)

Если A₁ А_min, то размеры подошвы фундамента принимаются равными размерам его обреза, т.е. конструируют фундамент с вертикальными гранями. Если А₁>A_max  - необходимо увеличить глубину заложения фундамента d_n и повторить расчет при новых условиях.

Размеры l и b подошвы фундамента назначают кратными 0.1м.

Вычерчивают эскиз фундамента, определяют его вес G_ф  и вес грунта на уступах G_гр . При этом в водопроницаемых грунтах, расположенных ниже уровня подземных вод, при расчете G_гр  учитывается взвешивающее действие воды.

Все нагрузки приводятся к центру тяжести подошвы фундамента:

- суммарная вертикальная нагрузка:

N_II  =  N_надз. + Р_ф, + Р_{г р}  +, Р_в  , где ………………………..

Р_ф, Р_г – нагрузка от веса фундамента и грунта на его уступах с учетом взвешивающего действия воды;

Р_в – нагрузка от веса воды(учитывается, если фундамент врезан в водоупор)

- суммарный момент от действия горизонтальных нагрузок:

M_II =

При расчете М_II учитываем действие только временной продольной нагрузки от торможения подвижного состава T_n

М_II  = 1.1 T_n ( h_ф + h₀ + 1.1) ,  

где h_ф + h₀ +1.1 – плечо приложения нагрузки от торможения поезда; h₀ – высота опоры , h_ф – высота конструкции фундамента.

Далее, исходя из полученных значений нагрузок N_II , M_II и принятой на этом этапе расчета площади подошвы фундамента А₁ определяют среднее Р и краевые (Р_min и Р_max) давления по подошве фундамента. Полученные значения Р, Р_max и Р_min должны одновременно удовлетворять условиям:

…

где W - момент сопротивления площади подошвы фундамента относительно оси действия изгибающего момента М; для прямоугольного фундамента: ;

R - расчётное сопротивление грунта основания, определяемое по формуле (7) СНиП 2.02.01-83 [8], для безподвальных сооружений. / прил.2/

Каких либо нормируемых отклонений фактических давлений Р в меньшую сторону от расчетного сопротивления грунта R не существует. Однако наилучшее приближение значений Р, Р_max к предельно допустимым по условиям (4.11) обеспечивает наиболее экономичное решение фундамента. глубину его заложения.

,