3. Вариант фундамента мелкого заложения

Для расчета выбираем фундамент №4 - отдельностоящий в бесподвальной части здания, наиболее нагруженный. По конструктивным соображениям фундамент монолитный железобетонный, служит для опирания железобетонной колонны сечением 600х600мм.

4.1 Расчетная схема

4.2 Определение глубины заложения фундамента

а) Учет инженерно - геологических условий

Подошва фундамента размещается в слое песка серовато-желтого, пылеватого.

б) Учет промерзания грунта

Нормативная глубина сезонного промерзания равна d_fn=1,96м.

Расчетная глубина сезонного промерзания равна d_f=1,176м.

d≥d_f ; d≥d_fn

в) Конструкция фундамента

Фундамент монолитный железобетонный стаканного типа под колонну

Конструктивные размеры

d≥d_k

г) УПВ

УПВ находится на глубине большей d_f+2 (табл.2 [1]), значит глубина заложения фундамента не зависит от грунтовых вод.

-16-

д) Учет соседних конструкций

Рядом с фундаментом соседних конструкций нет.

Следовательно глубину заложения фундамента принимаем равную d_зал=2м.

4.3 Определение размера подошвы фундамента

Определение размеров подошвы фундамента выполняем графическим методом Лалетина, построив графики зависимостей P(b) и R(b).

Давление на основание от подошвы фундамента определяется по формуле:

Р_ср=(N_П+N_ГР+N_Ф)/(b·l)=N_П·K/(·b²)+_ср·d,

где _ср - средний удельный вес фундамента и грунта, равный 2,2т/м³,

d - глубина заложения, равная 2,0м.,

k - коэффициент, определяемый по эксцентриситету нагрузки:

е=M_П/N_П=2,1/206=0,0102 → k=1,0

=l_k/b_k=l/b=0,6/0,6=1

Р_ср=206·1,0/(1·b²)+2,2·2,0=206/b²+4,4

Формула для Р_ср имеет вид:

Р_ср(b)=206/b²+4,4

формула для R запишется так:

R(b)=(_c1·_c2/k)·(M_1·k_z·b·₂+M_q1·h₁·₁+M_c1·c₁), где

R(b)=1,1·(0,61·1·b·1,92+3,44·2,15·1,92+6,04·0,04)=1,29b+15,88,

R(b)=1,29·b+15,88

-17-

Графики пересекаются в точке с абсциссой b=3,6м.

Подбираем по сортаменту фундамент размерами 3,6х3,6х2м.

4.4 Конструирование фундамента

Объем фундамента: V_ф=1,2²·1,4+2,4²·0,3+3,6²·0,3=7,632м³

N_ф=V_ф·_бет=7,632·2,5=19,08тс.

Объем грунта: V_гр=V-V_ф=3,6²·2-7,632=18,288м³

N_гр=V_гр·_гр=18,288·1,92=35,113тс.

Р_{ср.факт.}=(N_П+N_Ф+N_гр)/(b·l)=(206+19,08+35,113)/(3,6·3,6)=20,08тс/м²

Определяем R по фактической ширине фундамента.

R_факт.=1,29·3,6+15,88=20,52тс/м²

Р_{ср.факт.}=20,08тс/м²<R_факт.=20,52тс/м²

(R_факт-P_{ср.факт})·100%/R_факт=(20,52-20,08)·100%/20,52=2,14%<5%. условие выполнено.

4.5 Учет внецентренного нагружения

Эксцентриситет приложения нагрузки определяется по формуле:

е=(М_П+Т_П·d)/(N_П+N_ф+N_гр), где

М_П=2,1тс·м, Т_П=4тс, d=2м.

е=(2,1+4·2)/260,193=0,039м.l/30=0,12м. (l=3,6м),

значит фундамент считается центрально нагруженным.

Давление под подошвой фундамента вычисляется по формуле:

Р_max/min=N/AM/W=N/A·(16·e/l),

где N =260,193тс - суммарная нагрузка на подошву фундамента, А=b·l=3,6·3,6= =12,96м²- площадь подушки, М - действующий момент, W - момент сопротивления подошвы.

P_max/min=260,193/12,96·(16·0,039/3,6)

P_max=21,38тс/м²; P_min=18,77тс/м²

Для нормальной работы фундамента должны выполняться условия:

-18-

Р_max1,2·R и P_min>0.

21,381,2·R=1,2·20,52=24,62тс/м² ;

18,770 значит условия выполняются.

4.6 Проверка слабого подстилающего слоя

Проверка прочности слабого подстилающего слоя производится по условию:

_zp+_zqR_{z(слаб.слоя)}

где _zp,_zq – вертикальные напряжения в грунте на глубине z от подошвы фундамента соответственно от нагрузки на фундамент и от собственного веса грунта, тс/м²; R_z – расчетное сопротивление грунта пониженной прочности на глубине z, тс/м².

_zp=·Р_o=0,567·16,24=9,2т/м²

где P_o=P_{ср.факт.}-_zgo=20,08-1,92·2=16,24тс/м²

 - коэффициент, принимаемый по табл.1 прилож.2 [1] в зависимости от соотношения сторон η=l/b и ζ=2z/b

2z/b= 2·2,35/3,6=1,3 и l/b =1 тогда =0,567

Площадь условного фундамента:

A_z=N/_zp=260,193/9,2=28,282м²,

b_z= -a , где

a=(l-b)/2=0

b_z= = =5,32

Расчетное сопротивление грунта слабого слоя:

R_z=1,1(0,51·1·5,32·1,96+3,06·4,5·1,92+5,66·0,12)=35,68тс/м²

Производим проверку условия: _zp+_zqR_z

_zg=4,5·1,92=8,64тс/м²

9,2+8,6435,68, т.е. расчетное сопротивление грунта больше, чем давление фундамента, значит, увеличение размеров подошвы не требуется, слабый подстилающий слой имеет достаточную прочность.

4.7 Определение осадки фундамента

Для определения осадки используем методом послойного элементарного суммирования.

Расчет производится по формуле:

S=·(_zpi·h_i)/E_i,

где S - осадка слоев, =0,8 - коэффициент, Е_i - модуль деформации i-го слоя грунта, _zpi - среднее значение дополнительного вертикального нормального напряжение в i-м слое, h_i - высота слоя.

Суммирование производим до глубины, на которой выполняется условие:

_zp<0,2·_zg

Напряжения в грунте от его веса определяются по формуле _zg=(_i·h_i)

_zp=α·Pо, где Pо=Pср-_zgо=20,08-1,92·2=16,24тс/м²

-19-

 - коэффициент, принимаемый по табл.1 прилож.2 [1]

Грунтовую толщу разбиваем на слои h=(0,2 0,4)b

Zi, м	2z/b	l/b	α	zp, тс/м²	zg, тс/м²	0,2zg, тс/м²	hi, м	Ei, тс/м²	Si, м
0	0	1	1	16,24	3,84	0,768	0	500	0
0,85	0,47	1	0,932	15,136	5,472	1,094	0,85	500	0,0063
1,6	0,89	1	0,756	12,277	6,912	1,38	0,75	500	0,0074
2,35	1,31	1	0,563	9,143	8,352	1,67	0,75	500	0,0092
3,1	1,72	1	0,415	6,74	9,822	1,964	0,75	1000	0,0055
3,85	2,14	1	0,308	5,002	11,292	2,258	0,75	1000	0,0063
4,6	2,56	1	0,235	3,816	11,832	2,366	0,75	1000	0,0069
5,35	2,97	1	0,184	2,988	12,372	2,474	0,75	1000	0,0073
6,1	3,39	1	0,146	2,371	12,912	2,58	0,75	1000	0,0076

Полученная осадка составляет Sрасч.=5,65см., что меньше допустимой Sдоп.=8см.

Также Sрасч.=5,65>0,4·Sдоп.=0,4·8=3,2.

4.8 Проверка на действие сил морозного пучения

Фундамент закладывается в песок пылеватый. Т.к. расстояние до уровня УПВ от подошвы фундамента 3,85м.>1м., то песок практически не пучит.

4.9 ТЭП фундамента мелкого заложения

-20-

Для песка φ=45º; F1=(3,6+1,6)²=27,04м² - площадь по низу котлована; F2=(3,6+1,6+4)²=84,64м² - площадь по верху котлована; Vгр= (F1+F2)·h/2= =(27,04+84,64)·2/2=111,68м³

Стоимость земляных работ за 1м³ при глубине выработки до 2м. и ширине фундамента 1м. равна 3,6руб. При ширине фундамента больше 1м. стоимость увеличивается на 7%.

Скотл.=111,68·1,07·3,6=430,2руб.

Стоимость возведения фундамента за 1м³ бетонных работ 31руб.

Сфунд.=31·7,632=236,6руб.

Общая стоимость возведения фундамента:

Собщ.=Скотл.+Сфунд.=430,2+236,6=666,8руб.

-21-