Определение глубины заложения подошвы

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

                                               G_ΙΙ= γ_m·А · d,                                  (5.8)

 

Для центрально-нагруженного фундамента должно соблюдаться условие

 

                                                       Р_ср≤ R..                                     (5.9)

 

Для внецентренно-нагруженного фундамента фактическое давление по подошве определяется по формуле:

                         ,                    (5.10)

 

   где e – эксцентриситет равнодействующей внешней нагрузки, м, определяемый по формуле:

                                            ,                                  (5.11)

   где ∑М_ІІ – сумма изгибающих моментов, действующих в уровне подошвы фундамента, кН·м;

                  ∑ N_ІІ – сумма вертикальных усилий в уровне подошвы фундамента, включая вес фундамента и грунта на его уступах, кН;

    l – больший размер подошвы фундамента, м.

Для внецентренно-нагруженного фундамента должны выполняться условия:

 

                                                   ì Р_ср≤ R,                   

                                                   í Р _max≤ 1,2 R,                                        (5.12)       

                                                   î Р _min / P _max ≥ 0,25.                

 

   Перенапряжение не допускается, недонапряжение до 5%. В случае, если условия не выполняются или фактическое давление на грунт Р_ср, Р _max значительно меньше расчётного R, следует изменить размеры подошвы фундамента и вновь сделать проверку давления под подошвой фундамента. Этот метод носит название метода последовательных приближений.

Рассмотренный выше метод определения размеров подошвы фундамента является аналитическим. Более удобным является графический метод (рисунок 10). При этом способе строят графики функций:

R= f (b) или 1,2 R= f (b) – уравнение прямой;

Р_ср= f (b) или Р _max= f (b) – уравнение гиперболы.

Точка пересечения графиков определит искомую ширину подошвы фундамента

 

Рисунок 10 –  Графический способ определения ширины подошвы фундамента

 

При наличии в пределах сжимаемой толщи основания на глубине z от подошвы фундамента слоя грунта меньшей прочности, чем прочность грунта вышележащих слоёв (за слабый слой принято считать грунт с Е ≤ 5 МПа), размеры подошвы фундамента должны назначаться такими, чтобы обеспечивалось выполнение условия (рисунок 11):

                                             σ _zp + σ _zg ≤ R_z,                                        (5.13)

   где σ _zp – дополнительное вертикальное напряжение в грунте от нагрузки на фундамент на глубине z от подошвы фундамента, определяемое по формуле:

                                         σ _zp = a(Р_ср – σ _zg,0 ),                                     (5.14)

   где   a – коэффициент рассеивания напряжений, принимаемый по таблице 1 приложения 2 литературы [6];

            Р_ср – среднее давление под подошвой фундамента, кПа;

              σ _zg,0 – напряжение от собственного веса грунта в уровне подошвы фундамента, кПа;

  σ _zg – вертикальное напряжение от собственного веса грунта в уровне кровли слабого слоя, кПа;

               R_z – расчётное сопротивление грунта пониженной прочности на глубине z, кПа, вычисленное по формуле 10 литературы [6] для условного фундамента шириной b _z м, равной

                                               b _z= ,                                          (5.15)

                                     где  А _z= N_oII / σ _zp,                                        (5.16)

                                                                                 а= (ℓ–b) /2.                                         (5.17)

Для ленточного фундамента , для квадратного фундамента ,

где N_{0 II} – вертикальная нагрузка на 1 метр длины фундамента.        

1 – грунт верхних слоёв основания; 2 – подстилающий слой грунта, меньшей прочности

 

Рисунок 11 – Схема определения размеров подошвы фундамента

при наличии слабого подстилающего слоя

   Если условие (5.9 или 5.12) выполняется при ширине  фундамента b большей 3 метров, необходимо рассмотреть другой вариант фундамента, например свайный с прорезкой слабого грунта сваями.

Окончательно размеры подошвы фундамента определяют на основе расчета его по деформациям.  

 

 

РАСЧЁТ ОСАДКИ ФУНДАМЕНТА