Методическое пособие для выполнения курсового проекта

Курган - 2008

А.А. Зимина, С.В. Шарина

 

ОСНОВАНИЯ И ФУНДАМЕНТЫ

 

Методическое пособие для выполнения курсового проекта

 

 

Курган - 2008

УДК 624. 15

Ш 25

 

Зимина А.А., Шарина С.В. Основания и фундаменты: Методическое пособие для выполнения курсового проекта. - Курган: Изд-во КГСХА, 2008.- с.

 

 

   Рецензент

 

   Методическое пособие подготовлено в соответствии с программой дисциплины «Основания и фундаменты»; содержит рекомендации по объему, составу курсового проекта, краткое изложение теоретических основ расчета фундаментов на естественном основании для каркасных зданий. Методическое пособие рассмотрено и одобрено на заседании кафедры технологии и организации строительного производства (протокол №  от апреля 2008 г.), утверждено и рекомендовано к изданию методической комиссией факультета промышленного и гражданского строительства (протокол № от   2008 г.).

 

                                   © ФГОУ ВПО Курганская государственная 

                                     сельскохозяйственная академия                имени Т.С. Мальцева, 2008                                  

                                                         

ВВЕДЕНИЕ

 

Курсовой проект по дисциплине «Основания и фундаменты» выполняется студентами специальности ПГС всех форм обучения. В курсе «Основания и фундаменты» освещаются вопросы проектирования и устройства различных типов оснований и фундаментов. Для успешного усвоения материала необходимо знать следующие дисциплины: инженерную геологию, механику грунтов, сопротивление материалов, строительную механику, теорию упругости, пластичности и ползучести, технологию и организацию строительного производства, экономику строительства.

Работу оснований, фундаментов и подземных конструкций следует рассматривать как единую систему, отдельные части которой оказывают взаимное влияние друг на друга. Осадки грунтов оснований зависят от действующей нагрузки, параметров и конструктивных особенностей фундаментов, а также от типа самого сооружения и жёсткости его конструктивной схемы. Имеется и обратная связь - конструкция, основные размеры и схема сооружения зависят от специфики напластования грунтов основания, их сжимаемости и нагрузок, которые они могут воспринимать.

Цель курсового проекта состоит в том, чтобы закрепить и углубить теоретические знания студентов, научить применять их при решении практических инженерных задач, дать навыки использования нормативной и справочной литературы.

Спецификой расчёта оснований и фундаментов является то, что нет возможности выбора материалов для удовлетворения условий прочности, как это имеет место при проектировании конструкций надземной части здания, а необходимо использование грунтов оснований в том виде, как даёт их природа. Основная задача состоит в том, чтобы наиболее рационально приспособить конструкции самого фундамента и всего сооружения в целом к конкретным условиям площадки строительства.

В различных грунтовых условиях можно применить несколько вариантов решений устройства оснований и фундаментов. В результате технико-экономического сравнения выбирают вариант наиболее технически целесообразный и экономически выгодный. При разработке вариантов решений в каждом случае студент должен анализировать и учитывать совместную работу основания, фундамента и сооружения при выполнении требований расчета оснований по предельным состояниям и индивидуальности строительства.

Задание на проектирование выдается преподавателем и подшивается в пояснительную записку. Задание содержит: исходные данные, район строительства, инженерно-геологические условия площадки, план и разрез здания, тип свайного фундамента.

Защита курсового проекта проводится в сроки, установленные учебным планом, и включает в себя вопросы, рассмотренные в ходе изучения дисциплины.         

Рисунок 2 – План участка

 

 

Таблица 1 – Технико-экономические показатели вариантов

 

Таблица 2 – Спецификация к схеме расположения фундаментов

 

Таблица 3 – Спецификация на отдельный фундамент

 

Таблица 4 – Ведомость расхода стали на элемент, кг

2 ОЦЕНКА ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ И СВОЙСТВ ГРУНТОВ СТРОИТЕЛЬНОЙ ПЛОЩАДКИ

 

Инженерно-геологические изыскания – составная часть комплекса работ, выполняемых для обеспечения строительного проектирования исходными данными о природных условиях района (участка) строительства, а также прогнозирования изменений окружающей среды, которые могут произойти при строительстве и эксплуатации сооружений. При проведении инженерно-геологических изысканий изучаются грунты, как основания зданий и сооружений, подземные воды, физико-геологические процессы и явления (карст, оползни, сели и др.).

Перед проектированием оснований и фундаментов необходимо провести анализ инженерно-геологических и гидрогеологических условий строительной площадки, в значительной степени определяющих типы фундаментов, а также прочность и устойчивость оснований зданий и сооружений. Анализ грунтовых условий начинают с построения инженерно-геологического разреза площадки строительства. Основанием для построения инженерно-геологического разреза в курсовом и дипломном проектах являются данные инженерно-геологических изысканий по скважинам, которые принимают согласно отчёту об инженерно-геологических изысканиях или по литературе [24]. Геологический разрез является основой для построения расчётной схемы взаимодействия сооружения и основания. Повышение качества инженерных изысканий позволяет при проектировании фундаментов повысить технико-экономические показатели.

    Для построения разреза следует знать следующие основные понятия:      

- геологический разрез – вертикальное сечение участка земной коры в заданном направлении;

- отметка устья скважины, абсолютная или относительная, совпадающая с отметкой поверхности земли;

- отметка забоя скважины, (м) – отметка низа скважины;

- отметка подошвы (кровли) слоя, (м) – отметка нижней (верхней) границы слоя;

- мощность слоя – разность в отметках между подошвой и кровлей слоя.

     Разрез строят в такой последовательности:   

- выбирают вертикальный и горизонтальный масштабы: вертикальный – в зависимости от максимальной отметки устья скважины и минимальной отметки забоя, горизонтальный – в зависимости от расстояния между скважинами (обычно, вертикальный М1:100, горизонтальный М1:1000 или 1:500);

- наносят шкалу абсолютных отметок и подписывают;

- наносят тонкой линией оси скважин так, чтобы левая и нижняя часть листа были свободными, забой ограничивают горизонтальной черточкой;

- в нижней части листа вычерчивают таблицу и заполняют данными: номера скважин, отметки устьев, расстояние между скважинами;

- откладывают мощности слоев (по отметкам подошвы) и соединяют плавной линией;

- указывают литологический состав толщи;

- отмечают уровень подземных вод.

Инженерно-геологический разрез строят для того, чтобы правильно назначить глубину заложения подошвы фундамента, предусмотреть заглубление в несущий слой грунта на 10...50 см. Пример построения разреза показан на рисунке 3. Условные обозначения наиболее часто встречающихся грунтов приведены в таблице 5.

На следующем этапе работы выполняется оценка физико-механических характеристик грунтов, слагающих строительную площадку.

 

Таблица 5 – Условные обозначения грунтов

   Вторым этапом оценки инженерно-геологических условий строительной площадки является вычисление производных характеристик грунтов. Основные характеристики получают в ходе инженерно-геологических изысканий. Для курсового проектирования они приведены в задании.

 

1 Плотность сухого грунта   r _d, т/м³,определяют по формуле

                                           ,                                       (2.1)

   где r – плотность грунта, т/м³;

          w – природная влажность, д/ед.

 

2 Пористость грунта:

                                           ,                                       (2.2)

   где r _s – плотность твердых частиц грунта, т/м³.

3 Коэффициент пористости:

                                          .                                         (2.3)

   Для песчаных грунтов делаем вывод о плотности сложения грунта в соответствии с таблицей Б.18 литературы [23]. При необходимости установления полного наименования песчаного грунта строим интегральную кривую гранулометрического состава.

 

4 Число пластичности   I_p, д/ед, для глинистых грунтов:

                                      ,                                       (2.4)

   где w_L – влажность на границе текучести, д/ед;

             w_p – влажность на границе раскатывания, д/ед.

   Для глинистых грунтов делаем вывод о виде грунта согласно таблице Б.11 литературы [23].

 

5 Показатель текучести:

                                      .                                      (2.5)

   Делаем вывод о консистенции глинистых грунтов согласно таблице Б.14 литературы [23].

 

6 Коэффициент водонасыщения S_r, д/ед:

                                       ,                                          (2.6)

   где g _s – удельный вес твердых частиц грунта, кН/м³;

           g _w – удельный вес воды, кН/м³.

   Делаем вывод о степени водонасыщения грунта согласно таблице Б.17 литературы [23].

 

7 Показатель просадочности для глинистых грунтов:

                                       ,                                         (2.7)    

   где e_L – коэффициент пористости полностью водонасыщенного грунта, определяемый по формуле:

                                        .                                        (2.8)

По предварительной оценке к просадочным относятся грунты с S_r £ 0,8 и показателем просадочности П меньшим:

                                                          0,1    при   0,01 £ I_p < 0,1

                                                    0,17 при 0,1 £ I_p < 0,14

                                                  0,24  при   0,14 £ I_p < 0,22

   Делаем вывод о просадочности глинистого грунта.

   При П ³ 0,3 грунты, по предварительной оценке, относятся к набухающим.

   Окончательная оценка просадочности и набухания глинистых грунтов производится по величине относительной просадочности e _sL и относительного набухания e _sw (данные приводятся в отчетах по инженерно-геологическим изысканиям).

 

8 Коэффициент относительной сжимаемости грунта m_v, МПа^-1:

                                              ,                                      (2.9)

   где т₀ – коэффициент сжимаемости, МПа^-1.

   В зависимости от величины коэффициента относительной сжимаемости m_v грунты подразделяются на малосжимаемые (m_v £ 0,05 МПа^-1), среднесжимаемые (0,05 МПа^-1 < m_v £ 0,5 МПа^-1), сильносжимаемые (m_v > 0,5 МПа^-1).

   При отсутствии данных изысканий коэффициент относительной сжимаемости можно вычислить по формуле:

                                                  ,                                        (2.10)

   где b – безразмерный коэффициент, зависящий от коэффициента общей от-

               носительной поперечной деформации и принимаемый равным:

                                                                    0,8 – для крупнообломочных грунтов,

                                                                    0,74 – для песков и супесей,

                                                                    0,62 – для суглинков,

                                                                    0,45 – для глин;

         Е – модуль общей деформации грунта, принимаемый по таблицам 1, 3

               приложения 1 литературы [6].

 

9 Удельное сцепление грунта с и угол внутреннего трения j  принимаются из отчета по результатам инженерно-геологических исследований свойств грунтов. При отсутствии таких данных – по таблицам приложения 1 литературы [6]. Расчетные значения с и j для расчетов оснований по I и II группам предельных оснований определяются по формуле:

                                             ,                                             (2.11)

   где Х – расчетная характеристика (например с _I; c_II; j _I; j _II  и т.д.);

         Х_п – нормативное значение данной характеристики;

         g _g – коэффициент надежности по грунту, принимаемый согласно

                пунктам 2.13, 2.14, 2.15 литературы [6].

   Согласно СНиП 2.02.01-83* «Основания зданий и сооружений», допускается принимать следующие коэффициенты надежности по грунту.

В расчетах оснований по несущей способности:

для удельного сцепления g _{g (с)} =1,5

для угла внутреннего трения

                                              песчаных грунтов g _{g ( j )} =1,1

                                              пылевато-глинистых g _{g ( j )} =1,15.

В расчетах оснований по деформациям g _g =1.

10 Расчетное сопротивление грунта R ₀ принимается по таблицам приложения 3 литературы [6] в зависимости от вида грунта. Для определения   R ₀ глинистых непросадочных грунтов по таблице 3 можно воспользоваться формулой двойной интерполяции

,  (2.12)

где e, I_L – характеристики грунта, для которого ищется значение R ₀;

  e ₁ и е₂ – соседние значения коэффициента пористости, в интервале между

                которыми находится коэффициент пористости для рассматриваемо-

                го грунта;

R _0(1,0) и R _0(1,1) – табличные значения R ₀ для e ₁ при I_L =0 и I_L =1 соответственно;

R _0(2,0) и R _0(2,1) – табличные значения R ₀ для e ₂ при I_L =0 и I_L =1 соответственно.

       

   Мощность слоя в курсовом проекте принимается средняя по трем скважинам. Данные о свойствах грунтов заносятся в таблицу физико-механических характеристик (таблица 6).

 

Таблица 6 – Физико-механические характеристики грунтов

Номер и наименование грунта

Плотность грунта r, т/м^3

Влажность грунта w, д/ед

Плотность твердых частиц грунта r s, т/м^3

Влажность на границе текучести wL, д/ед

Влажность на границе раскатывания wp, д/ед

Коэффициент пористости е

Коэффициент водонасыщения Sr, д/ед

Число пластичности Ip, д/ед

Показатель консистенции IL

Показатель просадочности  П

Коэффициент относительной сжимаемости mv, МПа^-1

Модуль деформации Е, МПа

Расчетное сопротивление грунта R0, кПа

Удельное сцепление грунта  с n, кПа

Угол внутреннего трения j n, град

1. 2. 3.

 

   По результатам расчетов грунты строительной площадки классифицируются и принимается решение об их пригодности для использования в качестве основания фундаментов. По способности воспринимать внешние усилия грунты делятся на 3 условные категории:

1 – пригодные для естественного основания – пылевато-глинистые грунты от тугопластичной до текучепластичной консистенции, пески средней плотности (R ₀ =100…200 кПа);

2 – слабые – пылевато-глинистые грунты текучей консистенции, илы, заторфованные, неслежавшиеся насыпные грунты, рыхлые пески (R ₀ < 100 кПа);

3 – плотные – твердые и полутвердые пылевато-глинистые грунты, крупнообломочные, плотные песчаные, скальные (R ₀ > 200 кПа).

   Кроме перечисленных, к слабым грунтам, не пригодным для естественного основания, относятся структурно-неустойчивые грунты: просадочные, мерзлые, насыпные и так далее.

 

 

Таблица 7 - Приведенные толщины плит

Типы плит	Приведенная толщина, см
С овальными пустотами С вертикальными пустотами С круглыми пустотами Ребристая Сплошная	9,2 10,2 12 8 12-16

 

Нормативные значения равномерно распределенных временных нагрузок на плиты перекрытий, лестницы и полы на грунтах принимают по таблице 3 литературы [9].

Основания и фундаменты рассчитываются по двум группам предельных состояний: первая – по прочности и несущей способности, вторая – по деформациям. При расчёте оснований и фундаментов по первой группе предельных состояний используют расчётные усилия, вычисляемые по формуле:

                       N_I = N_n · γ_ƒ ; Q_I = Q_n· γ_ƒ; M_I = M_n · γ,                 (3.1)

 

   где N_n, Q_n, M_n – нормативные значения нагрузок;

          γ_ƒ – коэффициент надежности по нагрузке, принимаемый по таблице 1  

                литературы [9], обычно γ_ƒ > 1 при  расчёте по первой группе пре-

                дельных состояний.          

Коэффициенты надежности по нагрузке γ_ƒ для равномерно распределенных нагрузок следует принимать равными:

1,3 – при полном нормативном значении менее 2,0 кН/м²;

1,2 – при полном нормативном значении 2,0 кН/м² и более.

При расчёте оснований и фундаментов по второй группе предельных состояний γ_ƒ = 1, то есть:                                                   

                                 N_II = N_n, Q_II = Q_n, M_II = M_n.                                               (3.2)

 

Определим конкретно, какие из расчётов фундаментов на естественном основании относятся к I группе, а какие ко II группе предельных состояний, чтобы учитывать при расчётах соответствующие усилия:       

- по первой группе предельных состояний производится расчёт устойчивости фундамента на сдвиг, расчёт фундамента на продавливание, на срез от поперечной силы, на изгиб;

- по второй группе предельных состояний определяют размеры подошвы фундамента, рассчитывают осадку.                                                                      

Расчёт оснований и фундаментов следует производить с учётом возможных неблагоприятных для отдельных элементов или сооружений в целом сочетаний нагрузок и воздействий, которые могут действовать при строительстве или эксплуатации. При этом необходимо рассматривать:

- основное сочетание нагрузок, состоящее из постоянных, длительных и кратковременных нагрузок;

- особое сочетание нагрузок, состоящее из постоянных, длительных, отдельных кратковременных и одной из особых нагрузок.

Расчёт оснований по деформациям должен производиться на основное сочетание нагрузок. Расчёт оснований по несущей способности выполняется на основное сочетание нагрузок, а при наличии особых нагрузок и воздействий – на основное и особое сочетание.

Во всех расчётах оснований кратковременные нагрузки должны вводиться с коэффициентом сочетаний. Временные нагрузки на перекрытия многоэтажных зданий необходимо вводить с понижающими коэффициентами, учитывающими вероятность одновременной загрузки этажей. Коэффициент сочетания Ψ_A принимается в соответствии с указаниями литературы [9].

Нагрузки от подвижного подъемно-транспортного оборудования при расчётах оснований по несущей способности и по деформациям считаются кратковременными. При учёте одного крана вертикальные и горизонтальные нагрузки от него следует принимать без снижения, при учёте двух кранов нагрузки от них необходимо умножить на коэффициент n_c = 0,85.

При расчёте оснований и фундаментов на основное сочетание, включающее одну кратковременную нагрузку, эта нагрузка должна учитываться без снижения. При одновременном учёте снеговой и ветровой нагрузки расчётные значения этих нагрузок должны умножаться на коэффициент n_c = 0,8.

Сбор нагрузок при предварительном определении размеров фундаментов производится для зданий без подвала до планировочной отметки, а для зданий с подвалом – до уровня пола подвала. При окончательном расчёте фундаментов учитывается, помимо внешних нагрузок, вес самого фундамента, вес грунта, расположенного на уступах фундамента, а также горизонтальная сила и момент от давления грунта на стены подвалов.

В расчётах оснований необходимо учитывать нагрузки от складируемого материала и оборудования, размещаемых вблизи фундаментов, на отмостках и полах, устраиваемых непосредственно на грунте. Эти нагрузки принимаются по всей фактической площади загружения. Подсчёт нагрузок ведется по форме таблицы 8.

Постоянные и временные нагрузки собираются на грузовую площадь, принимаемую согласно статической схеме здания или сооружения (рисунок 5). Для ленточных фундаментов под наружные несущие стены длина грузовой площади принимается между осями оконных проемов, ширина – до середины пролета между наружной и внутренней стеной. Под внутренние стены длина грузовой площади принимается равной 1 метру, а ширина – расстоянию между серединами пролётов. Для фундамента под колонну размеры грузовой площади принимают равными произведению расстояний между серединами пролётов.       

Расчёт фундаментов под фахверковые колонны и стойки этажерок ведется только на вертикальные нагрузки, равные для колонн фахверка сумме веса колонн и участка стены между колоннами, для стоек сумме веса колонн, балок перекрытий и полезной нагрузки в пределах грузовой площадки.

Полное расчетное значение снеговой нагрузки на горизонтальную проекцию покрытия определяется по формуле:

 

                                               S = S_g · µ,                                        (3.3)

 

   где S_g – расчетное значение веса снегового покрова на 1 м² горизонтальной        

                поверхности земли для данного снегового района, принимаемое в

                соответствии с таблицей 4 литературы [9];

           µ – коэффициент перехода от веса снегового покрова земли к снеговой   

                нагрузке на покрытие, принимаемый в соответствии с пунктами

                5.3… 5.6 литературы [9].

    Схемы распределения снеговой нагрузки и значение коэффициента μ следует принимать в соответствии с обязательным приложением 3, при этом промежуточные значения коэффициента µ необходимо определить линейной интерполяцией.

Коэффициент надежности γ_ƒ для расчета по второй группе предельных состояний для снеговой нагрузки следует принимать 0,7.

Таблица 8 – Сбор нагрузки

Вид нагрузки и расчёт	Нормативное усилие Nn, кН	Расчетные усилия, кН
		g f	по I группе предельных состояний NI	g f	по II группе предельных состояний NII
Сечение I-Ì А грузовая =…   Постоянные нагрузки 1 Вес покрытия q·A грузовая = 2 Вес колонны   ℓк · bк·hк∙γ = 3 Вес стеновой панели (участок стены за вычетом оконных проёмов) (Аст – Аок) · δ · γ = 4 Вес n – междуэтажных перекрытий q · A гр · n = 5 Вес перегородок q · A гр =   Временные нагрузки 6 Равномерно-распреде-ленная по перекрытию (покрытию) q · A гр · n · η   · ΨA = 7 Снеговая нагрузка Ѕ· A гр = 8 Ветровая нагрузка 9 Крановая нагрузка 10 Особая (сейсмическая и другие) Итого по сечению I-I:

 

Нормативное значение средней составляющей ветровой нагрузки w_m на высоте z над поверхностью земли определяется по формуле:

 

                                          w_m = w_o · k · c,                                      (3.4)

 

   где w_o – нормативное значение ветрового давления, принимаемое согласно п. 6.4 литературы [9];

          k – коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по вы- 

               соте, принимаемый по п. 6.5 литературы [9];

           с – аэродинамический коэффициент, принимаемый согласно п. 6.6 литературы [9].

 

а – с продольными несущими стенами; б – с поперечными несущими стенами; в – каркасное

 

Рисунок 5 – Определение грузовых площадей для расчета нагрузок

 на фундаменты зданий.

 

 

Коэффициент надежности по ветровой нагрузке γ_ƒ по первой группе предельных состояний следует принимать равным 1,4.

 

 

ФУНДАМЕНТА

Глубина заложения подошвы фундамента d назначается согласно п. 2.25 литературы [6]. Расчётную глубину сезонного промерзания определяют по формуле:

                                              d_ƒ = k_h · d_{ƒ n},                                     (4.1)

 

   где k_h – коэффициент теплового режима в здании, определяемый согласно   

                п.2.28 литературы [6];

         d_{ƒ n} – нормативная глубина промерзания, определяемая по карте (рису-

                 нок 6), а при отсутствии данных многолетних наблюдений для

                 районов, где глубина промерзания не превышает 2,5 м, её нормати-

                 вное значение определяют по формуле:

 

                                              d_{ƒ n} = d_o ,                                   (4.2)

 

   где d_o – величина промерзания при M_t=1, принимаемая для суглинков и глин – 0,23 м; супесей, песков мелких и пылеватых – 0,28 м; песков гравелистых, крупных и средней крупности – 0,30 м; крупнообломочных грунтов – 0,34 м;

M_t – безразмерный коэффициент, численно равный сумме абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур за зиму в данном районе. Принимается по литературе [5], а при отсутствии данных для конкретного пункта или района строительства –  по результатам наблюдений гидрометеорологической станции, находящейся в аналогичных с районом строительства условиях.

Значение d_o для грунтов неоднородного сложения определяется как средневзвешенное в пределах глубины промерзания.

Глубину заложения отапливаемых сооружений по условиям недопущения морозного пучения грунтов основания назначают:

- для наружных фундаментов по таблице 2 литературы [6];

- для внутренних фундаментов – независимо от расчётной глубины промерзания грунтов.

Влияние конструктивного фактора на глубину заложения фундамента поясняет рисунок 6, при этом глубину заделки типовой колонны d_c принимают по соответствующим типовым сериям в зависимости от вида колонны. Для определения величины заделки клоны в стакан d_c можно использовать рисунок 7. Толщина дна стакана h_дн зависит от типа колонны: для одноветвевой колонны h_дн ³ 200 мм, для двухветвевой - h_дн ³ 400 мм.

 

 

 

Рисунок 6 – Схема к определению глубины заложения фундамента

 

 

а – для зданий без мостовых кранов и при шаге колонн 6 м – колонны прямоугольного сечения; б – то же, при шаге 12 м; в – двухветвевые для зданий без мостовых кранов; г – прямоугольного сечения для зданий с мостовыми кранами; д – то же, двутаврового сечения;

е – двухветвевые для зданий с мостовыми кранами.

 

Рисунок 7 – Основные типы колонн одноэтажных промышленных зданий

Окончательно глубина заложения подошвы фундамента принимается максимальная, с учётом выше перечисленных факторов и модульности размеров: d = d _max из d₁ … d _n (рисунок 8).

 

 

Рисунок 8 –  Алгоритм определения глубины заложения

 

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫХ РАЗМЕРОВ

ПОДОШВЫ ФУНДАМЕНТА

Предварительные размеры подошвы определяют исходя из условия:

 

                          ,                                       (5.1)

 

   где N_0II – величина внешней нагрузки по II предельному состоянию, кН;

          R₀ – расчётное сопротивление грунта основания, кПа, определяемое для назначения предварительных размеров подошвы фундамента по таблицам 1...5 приложения 3 литературы [6];

          γ _m – среднее значение удельного веса материала фундамента и грунта на его уступах, принимаемое 20 кН ⁄ м³;

            d –  глубина заложения фундамента от планировочной отметки, м.

Если фундамент центрально-нагруженный, то принимают квадратную форму подошвы и ширину b определяют по формуле:

    

                                           ,                                             (5.2)

 

    Для внецентреннонагруженных фундаментов принимается прямоугольная форма подошвы, вытянутая в плоскости действия изгибающего момента. Соотношение сторон фундамента принимается в пределах . Значение η принимается тем больше, чем больше значение изгибающего момента. Таким образом, задавая η, меньшую сторону фундамента определяют из соотношения

 

                         , , .                    (5.3)

 

Размеры подошвы фундамента округляют до модуля 100 мм. В целях унификации опалубки рекомендуется размеры подошвы фундамента принимать кратными 300 мм.

 Определяют расчётное сопротивление грунта основания R для фундамента с шириной подошвы b по формуле:

,     (5.4)

   где γ _c1, γ _c2 – коэффициенты условий работы, принимаемые по таблице 3 литературы [6];

   k – коэффициент, принимаемый равным 1, если прочностные  характеристики грунта φ и с определены непосредственными испытаниями и k = 1,1, если они приняты по таблицам 1...3 приложения 1 литературы [6];                                                                                        

          M_γ, M_q, M_c – коэффициенты, принимаемые по таблице 4 литературы  [6];

         k_z – коэффициент, принимаемый равным:

                            при b < 10 м – k_z = 1,

                            при b > 10 м – k_z = z_o / b + 0,2 (здесь z_o  = 8 м);

         b – ширина подошвы фундамента, м.

    γ_I   – осреднённое расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих  ниже подошвы фундамента, кН/м³. При наличии подземных вод учитывается взвешивающее действие воды. Определяется в пределах слоя, толщиной 0,5 b под подошвой фундамента по формуле:

                   ,              (5.5)

   где   γ_II1, γ_II2, γ_IIn  – значения удельного веса i -ого слоя, кН/м³;

             h₁,_{_} h₂, … h_n – значение мощности слоя, м;

    с_II – расчётное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента, кПа;

    d₁ – глубина заложения фундаментов бесподвальных сооружений от уровня планировки или приведённая глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подвала, вычисляемая по формуле:

                              ,                                  (5.6)

   где h_s – толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны подвала, м;

         h_cƒ – толщина конструкции пола подвала, м;

         γ_сƒ – расчётное значение удельного веса конструкции пола подвала, кН/м³;

               γ_II' – осредненное расчётное значение удельного веса грунтов, залегающих выше подошвы фундамента, кН/м³;

            d_в – глубина подвала – расстояние от уровня планировки (рисунок 9) до пола подвала, м (для сооружений с подвалом шириной В ≤ 20 м и глубиной свыше 2 м принимается d_в = 2 м, при ширине подвала В > 20 м – d_в = 0).

 

 

Рисунок 9 – Схема к определению приведенной глубины заложения

подошвы фундамента

 

 

 Вычисляют среднее давление под подошвой фундамента по формуле:

                                        ,                                (5.7)

   где G_ΙΙ  – вес фундамента и грунта на его уступах, кН